MX2008015795A

MX2008015795A - Aparato y metodo para bomba de barra lineal.

Info

Publication number: MX2008015795A
Application number: MX2008015795A
Authority: MX
Inventors: Robb G Anderson; Thomas L Beck; Ronald G Peterson; Michael A Macdonald
Original assignee: Unico
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2009-02-11
Also published as: WO2007146931A2; CA2654908C; EP2035702A2; EP2035702A4; MX337274B; EP2035702B1; CA2654908A1; WO2007146931A3

Abstract

Un aparato y método para bombear fluidos, como agua y/o hidrocarburos, de una formación subterránea o reservorio, incluye una bomba de barrena lineal que cuenta con un mecanismo de impulsión de cremallera y piñón mecánico, adaptado para su conexión a un mecanismo de bombeo, como la barrena de perforación en la parle superior del cable de barrena en un pozo de hidrocarburos. El engrane de cremallera, de la configuración de cremallera y piñón, está adaptado para su conexión y movimiento con la barrena de perforación. El engrane de piñón no se traslada con el engrane de cremallera y es impulsado por un motor reversible afectando el movimiento reciproco hacia arriba y hacia abajo del engrane de cremallera y del mecanismo de bombeo. Algunas formas del invento incluyen una configuración de contrapeso de gas comprimido. Algunas formas del invento incluyen una transmisión electrónica configurada para lidiar con la corriente eléctrica generada por el motor durante una porción del ciclo de bombeo.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA BOMBA DE BARRA LINEAL REFERENCIA RELACIONADA CON LAS SOLICITUDES DE PATENTE Esta solicitud de patente reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de Patente de EU. N° 60/812,795 ingresada el 12 de junio del 2006; la divulgación y enseñanzas de la misma se incorporan a ala presente en su totalidad como referencia.

CAMPO DEL INVENTO Este invento se relaciona con el bombeo de fluidos, como por ejemplo agua y/o hidrocarburos de formaciones subterráneas o reservorios y en particular con un aparato y método de bomba para su uso en dichas aplicaciones de bombeo ANTECEDENTES DEL INVENTO Durante muchos años, el mecanismo común de balancín o familiarmente conocido como "horse head " o cabeza de caballo, ha sido empleado para bombear fluidos como agua y/o petróleo de formaciones subterráneas. Un ejemplo de dicho aparato de balancín 50 conectado a un tubo de perforación 52 se extiende desde antes que 54 de un pozo 56, y se ilustra como arte previo en la FIG. 1.

Los aparatos convencionales de balancín han tenido una serie de desventajas, a parte de su gran tamaño. Además, el desempeño del aparato de bomba de balancín es en gran medida una función de diseño y conexión de varias piezas o partes mecánica, que incluyen contra pesas masivas y un complejo mecanismo de impulsión que son difíciles de controlar para obtener la máxima eficiencia de bombeo o para compensar los cambios en las condiciones del pozo con el tiempo.

Como se ilustra en la fig. 1, debido a su gran tamaño y peso, los mecanismos de bombeo de balancín deben montarse típicamente en una base pesada de concreto 58, que se puede verter en el sitio o ser precolado, localizada adyacente a la entrada del pozo 54. La construcción del mecanismo de balancín de bombeo, junto con sus cimientos, típicamente implica esfuerzos por parte de varios empleados de la construcción durante un periodo que puede ser de entre una semana o más, para preparar el sitio, establecer los cimientos 58 y esperar el tiempo necesario para que los cimientos se sequen, además del tiempo requerido para ensamblar los diferentes componentes del mecanismo de balancín 50 a los cimientos 58 y conectar operativamente el mecanismo a la barrena pulido 52. En general debido a los costos de transportación del aparato y del concreto o los cimientos precolados a un lugar que puede encontrarse en zonas remotas y a la complejidad de la preparación del sitio y proceso de ensamblado, los mecanismos de bombeo del tipo de balancín generalmente sólo se utilizan en instalaciones de bombeo o extracción a largo plazo.

El gran tamaño y peso masivo del mecanismo de bombeo de balancín y sus cimientos, también son problemáticos cuando el pozo 56 es descomisionado. Las obligaciones financieras del contrato, pueden requerir que se quite completamente el mecanismo de balancín así como sus cimientos. Es por esta razón, que es deseable el proporcionar un aparato mejorado y método para operar el pozo 56, que elimine o que por lo menos reduzca en gran medida, los gastos significativos en tiempo, horas-hombre, y dinero requerido para instalar y quitar un aparato de bombeo empleado para extraer fluidos de un pozo 56.

Otra desventaja de los aparatos de bombeo del tipo balancín es que estos, típicamente funcionan a velocidades de bombeo muy por debajo de 5 corridas por minuto. Como resultado, ha sido necesario en el pasado, el sólo bombear en forma intermitente o descomisionar los posos que no pueden sostener las tasas de bombeo en promedios de por lo menos 5 corridas por minuto, aún cuando dichos pozos serían capaces de continuar la operación a velocidades de bombeo más bajas. El bombeo intermitente crea problemas provocados por las variaciones en los niveles de fluido en la tubería de ademe del pozo y en la recolección de contaminantes dentro de la bomba durante los periodos de "apagado". Como se menciona anteriormente, el descomisionar un pozo equipado con un mecanismo de balancín es una ardua y costosa tarea.

Además, las regulaciones gubernamentales con frecuencia requieren el costoso proceso de sellar el pozo 56 con cemento u otros medios de sellado cuando el pozo es descomisionado. Es por esto, que sería deseable el proporcionar un aparato y método mejorados para extraer fluidos de un pozo 56, que pudiera operar a índices de bombeo mucho más bajos en lugar de un mecanismo de balancín, de tal forma que se pudiera conectar a un barrena pulido 56 en lugar de un mecanismo de balancín 50, en un pozo existente 56, para extender la vida útil del pozo 56 mediante la operación de una velocidad de bombeo o extracción menor a la que se puede lograr con el aparato de tipo balancín. Si dicho aparato de bombeo mejorado y método estuvieran disponible de tal forma que se pudieran instalar rápida y fácilmente en el pozo existente 56, la necesidad de así como el costo relacionado de descomisionar el pozo, y en particular el costo relacionado al sellado del pozo y la eliminación del mecanismo de balancín y sus cimientos, se podría aplazar quizás de forma indefinida, mientras que el pozo 56 sea operado con un bajo índice de extracción.

Debido a su gran tamaño y complejidad, los mecanismos de extracción con balancín típicamente necesitan apagarse y repararse en el sitio mismo. Aunque se ha tratado en el pasado de desarrollar aparatos portátiles de balancín, como los descritos en la Patente N° 4, 788,873, de Laney, dichos aparatos portátiles de balancín no han sido aceptados en general por la materia. Es por esto que sería deseable tener un aparato y método de bombeo mejorado, en donde el aparato de bombeo se pudiera transportar fácilmente e instalar en el lugar de una bomba de balancín, u otro de los aparatos de bombeo mejorados previamente conectados al pozo, para de esta forma, sustancialmente reducir el tiempo muerto del pozo durante el proceso de mantenimiento y/o reparaciones del aparato de bombeo. También sería deseable para dichos aparatos y métodos mejorados de bombeo, permitir una instalación y/o desinstalación sencilla del aparato de bombeo mejorado, sustancialmente en una forma completamente ensamblada, que se podría ensamblar inicialmente, o reparar, fuera de línea en una ubicación remota del pozo, mientras que el pozo continúa operando con otro aparato mejorado de bombeo.

Otro problema inherente en el uso de aparatos de bombeo de balancín es que el aparato debe típicamente extenderse a una distancia sustancial típicamente sobre el nivel de la tierra para poder lograr la longitud de golpe de bombeo deseada de entre el orden de 3 a 6 pies. A dichas alturas sustanciales, esto puede dificultar, si no es que hacer imposible, la operación del equipo de irrigación, por ejemplo en proximidad cercana al aparato de bombeo de balancín, en donde dicho equipo de irrigación debe pasar sobre la parte superior del aparato de bombeo de balancín. La patente U.S. N° 6, 015,271 de Boyer et al. Divulga una unidad de bombeo de balancín almacenable, que cuenta con estructuras de soporte plegables para permitir el almacenamiento de la unidad de bombeo en una posición de bajo perfil. Sin embargo, no se ha demostrado que la unidad de bombeo de balancín almacenable como se divulga en Boyer, sea comercialmente viable. Por lo anterior es deseable un mejor aparato y método d bombeo que sea operable de tal forma que tenga un bajo perfil en comparación con otros equipos, como tuberías de irrigación montadas en soportes de rodillos que puedan pasar con seguridad sobre el aparato de bombeo.

La patente U.S. N° 4,1 14,375 de Saruwatari, divulga, reemplazar los aparatos convencionales de bomba de balancín con un aparato de gato de bomba que incluye un pistón de doble función y un motor de cilindros, con un rodillo de pistón del motor adaptado para ser conectado a un barrena pulido proyectándose en forma ascendente desde la cabeza del pozo. Una bomba hidráulica de desplazamiento variable, impulsada por un motor se incluye en un aro hidráulico cerrado en donde los conductos se conectan a un par de puertos de salida de la bomba. Medios de control para la bomba, que controla la dirección y volumen de flujo en el circuito cerrado para establecer el golpe de rodillo de pistón. Se proporciona una contrapesa de fluido comprimible para la acumulación de energía durante el golpe descendente del pistón para que la energía se pueda regresar al pistón durante el movimiento ascendente o golpe ascendente. El cilindro de contra equilibrio se puede montar coaxialmente sobre el motor y una cámara cerrada adicional se puede proporcionar en comunicación fluida con la cámara cargada de la contra pesa.

A la fecha, el aparato de Saruwatari no ha tenido un éxito comercial.

Sin importar el tipo de aparato de bomba empleado, controlar y optimizar el desempeño del aparato de barrena de succionador implica dificultades inherentes. Un factor que debe considerarse es el estiramiento del cable de la barrena, que ocurre durante la porción ascendente de cada golpe de bombeo t la correspondiente contracción del cable de la barrena que ocurre durante la porción descendente de cada golpe de bombeo. El cable de la barrena que puede ser de 1000 pies o más, actúa como un resorte de extensión, que se estira durante una porción del golpe de bombeo en donde el cable de la barrena extrae fluido hacia arriba o en forma ascendente dentro del pozo, y que después se contrae a un estado sin estiramientos, cuando el cable de la barrena se mueve en forma descendente durante una porción de regreso del golpe de bombeo. Como resultado del estiramiento de la barrena, un golpe ascendente arriba de la tierra de 32 pulgadas, para un pozo de aproximadamente 1300 pies de profundidad, puede sólo resultar en un golpe descendente en el rango de 24 a 26 pulgadas por ejemplo. La diferencia entre la magnitud y dirección del movimiento de la barrena pulido en la parte superior del pozo y la reacción correspondiente del cable de la barrena y golpe descendente de la bomba, implica otros factores de complicación, incluyendo el mojado inherente dentro del cable de la barrena, esta humedad por fluido que ocurre durante el golpe de bombeo y las vibraciones longitudinales y frecuencias naturales del cable del rodillo.

Una dificultad adicional ocurre en donde se está bombeando el fluido hacia arriba desde el pozo y que contiene una cantidad importante de gas atrapado. En dichas circunstancias, un efecto de succión durante el golpe ascendente del cable de la barrena provoca que el gas atrapado forme una burbuja en el fluido y forme un segmento espumoso en la parte superior de la columna de fluido que está siendo extraído a la superficie a través o mediante la acción de los componentes de un doble orificio de barrena succionador. Específicamente, una porción de bomba de orificio descendente de una bomba con barrena succionador, se localiza en la parte inferior de la tubería que termina en una salida de fluido sobre la superficie de la tierra e incluye una válvula, localizada en el extremo inferior de la bomba de orificio descendente, y una válvula de desplazamiento que está conectada al extremo inferior del cable de barrena y la puede mover el cable de la barrena dentro del bombeo descendente sobre la válvula fija. La válvula fija realiza una función de válvula de chequeo que permite que el fluido fluya dentro del extremo inferior del orificio descendente de la bomba cuando la presión dentro del mismo es menor que la presión dentro de la caja del pozo fuera del orificio descendente de 1 bomba. Cuando la presión dentro de la bomba del orificio descendente es igual o, mayor a la presión exterior de la bomba del orificio descendente, la función de chequeo de válvula se cierra para detener el movimiento de fluido fuera de la bomba de orificio descendente a través de la válvula fija. La válvula de movimiento también incluye una función de chequeo de válvula, que funciona sustancialmente en forma opuesta a la función de chequeo de válvula de la válvula fija. Cuando la presión dentro del orificio descendente de la bomba debajo de la válvula de movimiento es menor que la presión dentro de la tubería arriba de la válvula de movimiento, la válvula de movimiento se cierra. Inversamente, cuando la presión dentro del orificio de la bomba descendente debajo de la válvula de movimiento es mayor que la presión dentro de la tubería sobre la tubería de movimiento, la válvula de movimiento se abre y permite el movimiento de fluidos a través de la válvula de movimiento, para que la válvula de movimiento pueda descender a través del fluido en el orificio descendente de la bomba.

En virtud de esta configuración, cuando el cable de la barrena jala a la válvula de movimiento hacia arriba, durante la porción superior o ascendente del golpe de bombeo, la válvula de movimiento se cierra y el movimiento ascendente de la válvula de movimiento dentro de las tubería genera una succión en el tubo descendente de la bomba, debajo de la válvula de movimiento, que provoca que la válvula fija se abra y permita que el fluido sea extraído hacia arriba en la porción del doble orificio de bomba entre la válvula fija y la válvula de movimiento.

En donde la bomba de barrena succionador está bombeando fluido sin gas atrapado, tan pronto como el cable de la barrena empieza la porción descendente del golpe, la válvula fija se cierra y la válvula fija se abre para atrapar el fluido dentro del orificio descendente de la bomba, sobre la válvula fija y permite que la válvula de movimiento se mueva hacia abajo a través del fluido atrapado dentro del orificio descendente de la bomba, hacia la válvula fija, y a la parte inferior del golpe de la bomba, en donde el cable de la barrena se cambia en una dirección inversa y comienza a jalar a la válvula de movimiento hacia arriba al comienzo del siguiente golpe de la bomba.

Para el ejemplo del pozo anterior, el bombeo de agua para la desecación del metano de la capa de carbón y que cuenta con una profundidad aproximada de 1300 pies, la carga de fluido se mueve hacia arriba por cada golpe de la bomba una vez que toda la extensión de la tubería se ha llenado, por ejemplo, sería de 5400 libras y el peso del cable de la barrena sería de aproximadamente 1800 libras. Como resultado, durante cada golpe de la bomba, la carga en el cable del rodillo varia aproximadamente por 5400 libras de carga de fluido, que provoca un cambio significativo en la longitud del cable de la barrena, al estirarse el cable del rodillo y se contrae durante cada golpe de la bomba. Los efectos de la humedad provocada por fluidos que ocurre como resultado de la válvula de movimiento hacia arriba y hacia abajo a través del fluido dentro de la tubería y los efectos de viscosidad relacionados con el flujo de fluido hacia arriba dentro de la tubería, también afectan el desempeño dinámico del cable de barrena.

Otras complicaciones también ocurren cuando en los pozos que tienen fluido en forma de líquido tienen gas atrapado. En estos pozos, la válvula de movimiento no se abre inmediatamente cuando comienza la porción descendente de su movimiento dentro del orificio descendente de la bomba, debido a la presencia de una porción espumosa de la columna de fluido que existe entre la válvula de movimiento y la porción líquida de la columna de fluido. La válvula de movimiento debe viajar hacia abajo en el orificio descendente de la bomba una distancia, mientras que comprime el gas que se ha salido en espuma fuera del fluido antes de que se disipe el efecto de succión, para señalar que la diferencia de presión a través de la válvula de movimiento es tal que se abra la válvula de movimiento.

Como será comprensible para los conocedores del arte, el predecir el forma precisa el desempeño del orificio descendente de la bomba de barrena succionador para una determinada entrada de la barrena de perforación arriba de la superficie de la tierra, es un reto en cuanto a problemas de diseño, con dificultades específicas que se discuten brevemente arriba y que se encuentran lejos de ser incluyentes.

Los problemas de la operación efectiva y eficiente de un aparato de bomba de barrena succionador se cubren en mayor detalle en la patente U.S N° 7, 168,924 B2 de Becket et al intitulada "Rod Pump Control System Including Parameter Estimator". La patente de Beck et al, también divulga un sistema de control de bomba de barrena, que incluye un calculador de parámetros que determina, a partir de los datos del motor, parámetros relacionados con la operación de la bomba de barrena y/o generar una tarjeta de dinamómetro para el orificio descendente sin necesidad de instrumentos externos como por ejemplo sensores dentro del orificio descendente, sensores de carga de barrena, sensores de flujo, sensores acústicos de fluido acústico, etc. En algunas inclusiones divulgadas por Beck et al., cuentan con un aparato de bomba impulsado por un motor eléctrico, corriente y voltaje instantáneo, junto con parámetros de bomba estimados a través del uso de un modelo de computadora de la bomba de barrena succionador, que se emplean para determinar la posición y carga de la barrena. La posición de la barrena y carga se emplean para controlar la operación de la bomba de barrena para optimizar la operación de la bomba. Beck et al., también divulga una amplificador de golpe de bomba que es capaz de aumentar el golpe de bomba sin cambiar la velocidad general de la bomba, o alternativamente mantener la salida del pozo a una velocidad de bombeo disminuida en general.

La patente comúnmente asignada a Beck et al., también proporciona una descripción detallada de la considerable complejidad adicional implicada en la operación de la bomba de barrena de succionador con un aparato de mecanismo de balancín, o con unidades de bombeo impulsadas por sistemas de bandas y también proporciona un método y aparato para controlar eficiente y eficazmente el aparato de bombeo de barrena succionador o de otros tipos de aparatos de bombeo previamente conocidos.

Con respecto al presente invento, las descripciones detalladas dentro de Beck et al., de la manera en que las dificultades inherentes de operación de la bomba de barrena succionador se componen por un aparato complejo de bombeo como el aparato típico de bomba de balancín que sirven como ejemplo para usar la bomba de barrena de succión que no está sujeta a la multitud de complejidades implicadas en el control de los aparatos de bombeo previos como por ejemplo el aparato de bomba de balancín.

Aún cuando el desempeño de la bomba de balancín y otros tipos de aparatos de bombeo precio se pueden mejorar en forma sustancial, a través de las práctica de las enseñanzas de Beck et al., es en consecuencia altamente deseable proporcionar un aparato mejorado y método para su uso en el bombeo de fluidos como agua y/o hidrocarburos de formaciones subterráneas y reservónos en una forma que supere los problemas como y además de, los arriba discutidos. Es también deseable que dichas mejoras sean proporcionadas en forma que sea considerablemente más pequeña en cuanto a tamaño que los aparatos convencionales de balancín y también en una forma que sea menos compleja y más controlable y/o ajustable que los aparatos convencionales previos de balancín. Es también deseable que dichos aparatos y método proporcionen avances sobre el balancín de Saruwatari de tal forma que sea comercialmente viable.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El invento proporciona un aparato mejorado y método para bombear fluidos, como agua y/o hidrocarburos, de una formación subterránea o reservorio, a través del uso de un aparato de bomba de barra lineal que cuenta con una configuración de disparador mecánico lineal y un motor reversible operativamente conectado para impartir movimiento sustancialmente vertical recíproco al cable de la barrena de una bomba de barrena succionador. La configuración de disparador mecánico lineal cuenta con u miembro vertical sustancialmente móvil conectado a la barrena de perforación de la bomba de barrena succionador para impartir y controlar el movimiento vertical del cable de la barrena de la bomba de barrena succionador. El motor reversible cuenta con un elemento de rotación reversible operativamente conectado a un miembro de movimiento sustancialmente vertical de la configuración de disparador mecánico lineal de tal forma que establezca una relación fija entre la posición de rotación del motor y la posición lineal del miembro de movimiento vertical.

Los aparatos y métodos de acuerdo con el presente invento, han demostrado su viabilidad comercial y las considerables ventajas que se pueden obtener a través de la práctica del invento, durante las pruebas de campo operativas realizadas en pozos de hidrocarburos reales.

En algunas formas del invento, un aparato de bombeo de barra lineal incluye una configuración de motor de cremallera y piñón adaptada para su conexión a un mecanismo de bombeo, como la barrena de perforación en la parte superior del cable de la barrena en el pozo de hidrocarburos. La configuración de cremallera y piñón está adaptada para su conexión y para trasladar el movimiento a la barrena de perforación. La configuración de piñón no traslada con la configuración de cremallera y es impulsada por el motor reversible para efectuar un movimiento recíproco ascendente y descendente de la configuración de engrane de cremallera y el mecanismo de bombeo.

En algunas formas del invento, un cilindro de has comprimido se emplea para proporcionar una fuerza de contrapeso que contraataca la fuerza dirigidas generalmente en forma descendente que se aplican inherentemente al mecanismo de reciprocidad de bombeo por el cable de la barrena.

En otras formas del invento, un aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento se emplea sin el cilindro de contra peso con gas presurizado.

En algunas formas del invento, la configuración de piñón es impulsada por un motor eléctrico reversible. El motor eléctrico reversible se puede impulsar por una transmisión electrónica, que cuenta con una configuración de cuerdo con el invento, mientras que la transmisión es controlada por un controlador configurado de acuerdo con el invento.

Un motor y/o controlador de acuerdo con el invento, puede proporcionar almacenamiento de energía y/o frenado dinámico para acomodar la generación de energía dentro del circuito de impulsión, resultante de las reversas en la dirección de rotación del motor de impulsión y/o fluctuaciones cíclicas inherentes en los circuitos eléctricos del mecanismo de impulsión, particularmente durante el golpe descendente del mecanismo de bombeo, cuando gravitacional está esencialmente impulsando el motor como un generador.

En varias inclusiones del invento, la energía generada durante el proceso de bombeo se puede almacenar dentro de una sección de banco condensador del motor empleado en un golpe subsiguiente de la bomba para mejorar la eficiencia general de bombeo del aparato y/o método de bomba de barra lineal de acuerdo con el invento. Alternativamente, en lagunas formas del invento, el motor incluye una sección de control regenerativo, que modula la energía generada durante el ciclo de bombeo de tal forma que se puede transferir de regreso a la fuente de la energía eléctrica que proporciona la energía a través de la transmisión al motor. En otras formas del invento, la transmisión puede incluir una sección de frenado dinámico, en donde la energía eléctrica que se desarrolla durante el proceso de bombeo se disipa a través de la resistencia de frenado dinámico de acuerdo con el invento.

Una inclusión dada de una transmisión a un controlador, de acuerdo con el invento, puede incluir cualesquiera o todas las anteriores, sección de banco condensador; sección de control regenerativo; y/o sección de frenado dinámico. En algunas formas del invento, todas las tres secciones serán proporcionadas dentro de la transmisión, para permitir la adaptación de la transmisión para la operación en varias instalaciones. Cuando esto no es deseable, o práctico, para transferir la energía de nuevo a la fuente de corriente eléctrica, como puede ser en el caso de una instalación que cuenta con un generador eléctrico con transmisión de motor, el invento puede utilizar sólo uno o ambos la sección de banco condensador, o la sección de frenado dinámico de la transmisión. Si cambian las circunstancias, dicha corriente eléctrica de la resistencia de energía se vuelve disponible en el lugar del pozo, para que el generador impulsado por el motor se pueda eliminar, la transmisión se puede reconfigurar para hacer uso de la sección de control regenerativo.

Una configuración de disparador mecánico lineal, de acuerdo con el invento, puede incluir una configuración de engrane de cremallera y piñón, estando la cremallera dispuesta para operación en una dirección sustancialmente vertical, para un movimiento recíproco a lo largo del eje de bombeo. La cremallera puede estar operativamente conectada a la red de engranes dentro del piñón, y el piñón puede estar operativamente conectado a la salida giratoria del motor reversible, de tal forma que la rotación del motor en una primera dirección esté acompañada por un movimiento ascendente sustancialmente vertical de la cremallera a lo largo del eje de bombeo, y de tal forma que el movimiento descendente 5 sustancialmente vertical de la cremallera a lo largo del eje de bombeo esté acompañado por la rotación de un elemento giratorio del motor en una segunda dirección opuesta a la primera dirección. La cremallera puede estar operativamente conectada a la barrena de la bomba de barrena de succión para impartir un movimiento ascendente vertical a la barrena de la bomba de barrena de succión a lo largo del eje de bombeo en donde la cremallera se ! l0 mueve en forma ascendente. La cremallera puede estar además acoplada a la barrena de la bomba de barrena succionador de tal forma que la barrena ejerce una fuerza dirigida sustancialmente vertical descendente sobre la cremallera mientras que la cremallera se mueve hacia abajo actuando sustancialmente a lo largo del eje de bombeo, durante una porción de la carrera de bombeo. 15 En algunas formas del invento, la configuración de engranes de cremallera y piñón cuenta con una abertura dirigida longitudinalmente en la misma, que se extiende a lo largo del eje de bombeo desde el extremo inferior de la cremallera hasta el extremo superior de la cremallera cuando el disparador mecánico lineal se encuentra operativamente dispuesto 20 sobre la bomba de barrena succionador. La cremallera puede contar además con un extremo superior adaptado para conexión operativa de la barrena en el mismo.

El extremo superior de la cremallera define un orificio que se extiende a través del mismo y, una superficie de soporte de carga. El orificio en el extremo suprior se puede configurar 25 de tal forma que el extremo superior de la barrena se pueda deslizar y extender a través del orificio. La configuración de disparador mecánico lineal puede incluir una abrazadera para asegurar la barrena o collar fijamente conectado al extremo superior de la barrena sobre el extremo superior de la cremallera. Dicha abrazadera de aseguramiento de barrena o collar, puede tener una superficie inferior de soporte de carga, adaptada para entrar en contacto 30 con la superficie de carga superior del extremo superior de la cremallera, para transferir fuerza entre el rodillo y el extremo superior de la cremallera cuando la superficie de carga inferior del collar está en contacto con la superficie de carga superior del extremo superior de la cremallera.

En algunas formas del invento, la cremallera de la configuración de engranes de cremallera y piñón, puede estar configurada para tener una sección transversal en forma de U, con una primera y segunda patas de la U extendiéndose de una sección de rizo o curva de la misma, de tal forma que las patas y el rizo o curva definen una abertura que se extiende longitudinalmente en la cremallera y que tiene la forma de un canal abierto dispuesto sobre el eje de bombeo, con una superficie exterior del rizo o curva de cada sustancialmente opuesta a las patas incluyendo los dientes del engrane, configurados para acoplamiento con los dientes de engrane correspondientes al piñón.

Un aparato de bombeo de barra lineal de acuerdo con el invento que puede incluir uno o más rodillos o varillas de guía dispuestos para soportarse contra los bordes distales que se extienden longitudinalmente de las patas de la cremallera en un punto o puntos sustancialmente opuestos al piñón, para que entre la cremallera en acoplamiento de engranes en relación con el piñón. Un aparato de cuerdo con el invento que puede incluir un par de barras de guía que se soportan contra las patas de las cremallera, sustancialmente opuestas una de otra para que la cremallera entre en acoplamiento de engranes axial en relación con el piñón.

Un aparato de acuerdo con el invento que puede incluir una muesca o inclusión de piñón que cuenta con una abertura que se extiende longitudinalmente en la misma, dispuesta sobre el eje de bombeo, para su paso a través de la cremallera , y que define un eje de rotación sobre el piñón. El eje de rotación del piñón se puede desviar lateralmente de y extenderse sustancialmente en forma perpendicular al eje de bombeo. Un primer extremo anti transmisión del piñón se puede enmuñonar en un soporte de piñón dispuesto en y montado a la muesca de piñón. Un segundo extremo de transmisión del piñón se puede adaptar para su conexión a un elemento de salida al mecanismo de transmisión como un motor o una caja de velocidades y para ser soportada por un soporte exterior del mecanismo de transmisión.

Algunas formas del aparato de cuerdo con el invento, pueden incluir una caja de velocidades operativamente conectada entre el motor y el aparato de disparador mecánico lineal. La caja de engranajes o cambios puede tener un elemento de entrada en el mismo operativamente conectado al elemento giratorio del motor para la rotación en el mismo. La caja de engranajes o cambios puede también tener un elemento de salida operativamente conectado al piñón para rotación en el mismo. En algunas formas del invento, los elementos de entrada y salida de la caja de engranajes o cambios se pueden configurar sustancialmente en un ángulo correcto en relación uno del otro, con el elemento de salida orientado para su alineación con y rotación sustancialmente alrededor del eje del piñón, y con el elemento de entrada de la caja de herramientas y el elemento giratorio del motor estando orientado sustancialmente paralelo al eje de bombeo.

Algunas formas del invento también incluyen una configuración de control, operativamente conectado al motor, para controlar al motor. La configuración de control puede operar al motor en la modalidad de movimiento para provocar el movimiento ascendente de la cremallera en una porción de elevador del movimiento de la varilla de perforación. La configuración de control puede también operar al motor en la modalidad de frenado durante el movimiento descendente de la cremallera, en una porción de regreso/llenado del movimiento o carrera del rodillo de extracción o perforación.

En algunas formas del invento, la configuración de control puede incluir un elemento de almacenamiento de energía generado durante la modalidad de frenado de la operación del motor. En otras formas del invento, la configuración de control puede estar configurada para utilizar la energía almacenada en el elemento de almacenamiento de energía para ayudar a mover al motor durante la modalidad de movimiento. En algunas formas del invento, la configuración de control puede incluir un elemento de disipación de energía para disipar energía generada durante la modalidad de frenado de la operación del motor. En algunas otras formas del invento la configuración de control puede configurarse selectivamente para la operación del almacenamiento de energía o depósito y la modalidad de disipación de energía. Una configuración de control de acuerdo con el invento, que puede incluir configuraciones de sensores para detectar uno o más parámetros del grupo de parámetros que consisten en: posición lineal de la cremallera a lo largo del eje de bombeo; posición de rotación del piñón sobre el eje del piñón; par de motor; velocidad de motor; aceleración de motor; y entrada de energía al motor.

Una configuración de control de acuerdo con el invento, que puede incluir un modelo dinámico de barrena de bomba para su uso en el control de la operación del motor. En formas del invento que cuentan con configuraciones de sensores, la configuración de sensores puede determinar la posición lineal de la cremallera dos veces durante cada ciclo de bombeo, una vez en la corrida ascendente y otra en la corrida descendente.

Una configuración de control, de acuerdo con el invento que puede estar configurada para detectar condiciones de fallas y aplicar acciones correctivas para modificar la operación del motor. Las condiciones de falla que puedan ser detectadas, de acuerdo con el invento pueden incluir, pero no se limitan a: pérdida de energía del motor; referencia inválida o pérdida de posición; el no llenado de la bomba; y sobrecalentamiento del motor. Las acciones correctivas pueden incluir, pero no se limitan a aplicar una fuerza de frenado a través del motor, o accionamiento de los mecanismos externos de frenado a la configuración de bomba con barra lineal; cambiar la frecuencia de la corrida y/o duración; estado durante un periodo de tiempo en una posición de apagado; u operación del motor para lentamente disminuir la cremallera a un límite mecánico más lento de movimiento.

El invento se puede practicar con una variedad de diferentes tipos de motores incluyendo, eléctricos, hidráulicos y neumáticos.

Un aparato de acuerdo con el invento, que puede incluir un elemento de almacenamiento de energía neumático operativamente conectado para almacenar la energía generada durante el movimiento descendente del elemento móvil vertical, y utilizar la energía almacenada para ayudar al movimiento vertical ascendente del elemento móvil vertical. En formas del invento que incluye la configuración de cremallera y piñón, el elemento de almacenamiento de energía neumático puede estar operativamente conectado para almacenar energía generada durante el movimiento descendente de la cremallera, y liberar la energía almacenada durante el movimiento descendente de la cremallera y liberar la energía almacenada para ayudar en el movimiento ascendente de la cremallera.

En algunas formas del invento, un miembro de resorte se encuentra operativamente posicionado debajo del extremo inferior de la cremallera cuando el extremo inferior de la cremallera se ha movido más allá de la posición normal más baja de la cremallera durante la corrida de bombeo. En algunas formas del invento, un miembro de resorte operativamente posicionado debajo del extremo inferior de la cremallera, se puede posicionar y configurar para acoplarse y aplicar una fuerza dirigida hacia arriba al extremo inferior de la cremallera durante una porción de cada corrida de bombeo.

Algunas formas del invento incluyen un colector de aceite dispuesto alrededor del extremo inferior de la cremallera y configurado para contener el volumen de lubricante en el mismo y para recibir una porción de la cremallera adyacente al extremo inferior de la cremallera para aplicar el lubricante a la cremallera. El colector y el volumen de lubricante en el mismo puede estar configurado y posicionado de tal forma que una porción de la cremallera se encuentra inmersa dentro del lubricante durante por lo menos una porción de cada corrida de bombeo. El colector puede incluir una pared tubular radialmente espaciada que se extiende longitudinalmente interna y externa, conectada en sello a los extremos inferiores de la misma para definir una cavidad anular en medio, para recibir dentro de la cavidad del volumen de lubricante y terminando en una abertura anular entre los extremos superiores de las paredes tubulares internas y externa. La pared tubular interna del colector puede tener, una periferia interna dispuesta sobre la varilla de la bomba, y una periferia externa dispuesta dentro de la abertura de la cremallera. La pared externa tubular del colector puede tener una periferia interna dispuesta sobre la cremallera.

En un aparato que cuenta con un colector, de acuerdo con el invento, el aparato puede incluir un miembro de resorte operativamente posicionado dentro de la cavidad en el colector debajo del extremo inferior de la cremallera, cuando el extremo inferior de la cremallera se ha movido más allá de la posición normal de la cremallera durante una corrida de bombeo. En lagunas formas del invento, dicho miembro de resorte, operativamente posicionado dentro de la cavidad del colector debajo del extremo inferior de la cremallera, se puede configurar para acoplarse y aplicar una fuerza dirigida en forma ascendente al extremo inferior de la cremallera durante una porción de cada corrida de bombeo.

Algunas formas del invento incluyen una configuración de sensores de posición para detectar la posición de la cremallera a lo largo del eje de bombeo. La configuración de detección de posición puede incluir un sensor de posición estacionaria y una bandera de sensor. El sensor de posición estacionaria se encuentra adyacente a la cremallera sustancialmente a la mitad de la corrida a lo largo del eje de bombeo. La bandera de sensor se conecta a la cremallera y se coloca de tal forma que la bandare se encuentre en yuxtaposición con y sea detectada por el sensor durante cada corrida de bombeo.

En algunas configuraciones de sensores, de acuerdo con el invento, una bandera superior de sensor y una bandera inferior de sensor se encuentran axialmente espaciadas una de otra a lo largo de la cremallera, para formar una brecha entre las banderas superior e inferior, estando el espacio sustancialmente en una posición central a lo largo de la cremallera. La bandera de sensor superior se extiende sustancialmente desde el extremo superior de la cremallera a un borde inferior de la bandera de sensor superior definiendo un extremo superior del espacio entre las banderas de sensor superior e inferior , y la bandera del sensor inferior se extiende sustancialmente desde el extremo inferior de la cremallera al borde superior de la bandera de sensor inferior, definiendo un extremo inferior de la brecha o espacio entre las banderas de sensor superior e inferior. Con dicha configuración, el sensor puede producir una salida que cuenta con una forma sustancialmente cuadrada-onda, con un cambio de paso de un primer estado en donde una u otra de las banderas se encuentra en yuxtaposición a un segundo estado en donde la brecha o espacio esta yuxtapuesto con el sensor.

El invento también se puede practicar en la forma de un método para construir, operar, dar mantenimiento o reemplazar a un aparato de bomba de varilla lineal de acuerdo con el invento.

En una forma del invento, se proporciona un método para operar un aparato de bomba de barra lineal incluyendo una configuración de disparador lineal mecánico y un motor reversible, en donde el disparador mecánico lineal cuenta con un miembro móvil sustancialmente vertical adaptado para su conexión a la varilla de la bomba de barrena de succión, para partir y controlar el movimiento vertical de la varilla de la bomba de barrena de succión. El motor reversible cuenta con un elemento giratorio reversible en el mismo, operativamente conectado a un miembro sustancialmente vertical de la configuración de disparador mecánico lineal de tal forma que establece una relación fija entre la posición de rotación del elemento giratorio del motor y la posición vertical del miembro móvil verticalmente, con un método que incluye, operar el motor de tal forma que imparta un movimiento sustancialmente vertical y recíproco al miembro de movimiento vertical. El método puede incluir determinar una operación dinámica de la varilla de bombeo y controlar el motor de acuerdo con la operación dinámica de la varilla de bombeo.

Un método de acuerdo con el invento, que puede incluir la operación del motor en modalidad de impulsión aplicar un par de torsión al elemento de rotación del motor en una primera dirección para provocar el movimiento del elemento giratorio en una primera dirección en movimiento ascendente del miembro móvil vertical en una porción ascendente de una corrida de una varilla de bombeo. Un método de acuerdo con el invento, que puede incluir la operación de un motor en modalidad de frenado, para aplicar un par de torsión neto al elemento giratorio en una primera dirección, para resistir la rotación del elemento giratorio en la dirección opuesta durante el movimiento descendente del miembro móvil vertical en una porción descendente de la corrida de la varilla de bombeo.

En algunas formas del invento, el motor genera energía durante la modalidad de frenado, y un método de acuerdo con el invento, que puede incluir la extracción de por lo menos una porción de energía generada durante la operación de modalidad de frenado. La energía extraída puede ser utilizada en algunas formas del invento, para ayudar a mover el motor durante por lo menos una de las modalidades de impulsión o de frenado. Alternativamente, la energía generada durante la modalidad de frenado de operación del motor se puede disipar.

El invento puede también incluir controlar el motor de acuerdo con los valores detectados de uno o más parámetros seleccionados de un grupo de parámetros que consisten en, posición lineal del miembro de movimiento vertical, posición de rotación del elemento giratorio del motor, par de motor, velocidad del motor, aceleración del motor y entrada de corriente al motor. En algunas formas del invento, uno o más de los valores detectados empleados para controlar el motor se detectan sobre la tierra.

Algunas formas del invento pueden incluir la detección de condiciones de falla, y tomar acciones correctivas. Algunas formas del invento pueden incluir la detección de una condición de fallas que consiste de, pérdida de emergía del motor, referencia inválida o pérdida de posición, pérdida de control de motor, la falta de llenado de la bomba, descompostura y/o separación de la varilla de bombeo y sobre calentamiento de motor.

En algunas formas del invento, la acción correctiva tomada puede ser de un grupo de acciones correctivas de un grupo que consiste de, aplicar frenado, cambiar la longitud de la corrida de bombeo, cambiar la frecuencia de la corrida de bombeo, tiempo en estado sin bombear, operar el motor para detener la cremallera a un límite de viaje mecánico más bajo y entrar a un estado modalidad de inicio de operación.

En algunas formas del invento, en donde el aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento, incluye una configuración de sensor de posición que cuenta con un sensor de posición estacionaria, dispuesto adyacente al miembro de movimiento vertical, aproximadamente a una posición media de corrida de la misma a lo largo del eje de bombeo y una bandera de sensor conectada al miembro de movimiento vertical y dispuesta de la forma que la bandera se encuentre en yuxtaposición con y detectada por el sensor, durante cada corrida de bombeo, un método de acuerdo con el invento que puede incluir detectar la posición del miembro de movimiento vertical al detectar la yuxtaposición de la bandera con el sensor durante cada corrida de la bomba.

En algunas formas del invento, una configuración de sensores que incluye una bandera de sensor superior y una bandera de sensor inferior, axialmente espaciada una de otra a lo largo de la cremallera para formar un espacio entre la bandera superior e inferior, con el espacio sustancialmente dispuesto centralmente y longitudinalmente a lo largo de la cremallera. La bandera de sensor superior se puede extender sustancialmente desde el extremo superior de la cremallera a un borde inferior de la bandera de sensor superior, definiendo un extremo superior del espacio entre la bandera superior y la bandera inferior. De forma similar, la bandera de sensor inferior se puede extender sustancialmente desde el extremo inferior de la cremallera a un borde superior de la bandera de sensor inferior, para de esta forma definir el espacio entre las banderas de sensor superior e inferior. Cuando dicha configuración es proporcionada, un método de acuerdo con el invento, puede incluir detectar la posición vertical del miembro móvil vertical al detectar la yuxtaposición del sensor con por lo menos una de las banderas de sensor del extremo superior durante cada corrida de la bomba. Un método puede además incluir detectar una salida de sensor que cuenta con una forma sustancialmente cuadrada- ondulada, con un cambio de paso de un primer estado mientras que la otra de las banderas inferiores está en yuxtaposición con el sensor, a un segundo estado cuando el espacio se encuentra en yuxtaposición con el sensor.

En una forma del invento, un método se proporciona para extender la vida operativa del pozo de hidrocarburos en donde el pozo cuenta con un aparato de balancín operativamente conectado al pozo para impartir un movimiento recíproco sustancialmente vertical a la corrida del barrena de la bomba de barrena succionador. El método puede incluir desconectar la barrena del aparato de balancín, y operativamente conectar la barrena al aparato de bomba de barra lineal incluyendo una configuración de disparador mecánico lineal y un motor reversible de acuerdo con el invento. La configuración de disparador mecánico lineal puede incluir un miembro de movimiento vertical configurado para su conexión a la barrena de la bomba de barrena de succión, para impartir y controlar el movimiento vertical de la bomba de barrena succionador. El motor puede incluir un elemento giratorio reversible en el mismo, operativamente conectado al miembro de movimiento sustancialmente vertical de la configuración de disparador mecánico lineal de tal forma que establece una relación fija entre la posición de rotación del motor y la posición lineal del miembro de movimiento vertical.

Un método para extender la vida operativa de un pozo de hidrocarburos que puede también incluir montaje del aparato de bomba de barra lineal directamente en la cabeza del pozo del pozo, para de esta forma evitar la necesidad de una estructura de montaje separad para la barra lineal del aparato de bomba. En algunas formas del método, de acuerdo con el invento, el aparato de bomba de tipo balancín se deja en su lugar adyacente al pozo. Algunas formas del método, de acuerdo con el invento, pueden incluir la eliminación de la bomba de mecanismo de balancín mientras se opera el pozo con el aparato de bomba de barra lineal.

Un método para operar un pozo de hidrocarburos, de acuerdo con el invento, que puede incluir pasos para: instalar un primer aparato de bomba de barra lineal en la cabeza del pozo; operar el pozo durante un periodo de tiempo con el primer aparato de bomba de barra lineal; quitar el primer aparato de bomba de barra lineal de la cabeza del pozo, sustancialmente si desarmar el primer aparato de bomba de barra lineal; y reemplazar el aparato de bomba de primer barra lineal con un segundo aparato de bomba de barra lineal sustancialmente armado; y operar el pozo con la segunda bomba de barra lineal. Alternativamente, un método puede incluir reparar y/o renovar el primer aparato de bomba de barra lineal offline, mientras que el pozo es operado con la segunda bomba de barra lineal.

Otros aspectos, objetos y ventajas del invento, serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada y las ilustraciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ILUSTRACIONES La fig. 1 etiquetada como de arte previo, es una ilustración esquemática de un mecanismo típico de bomba con mecanismo de balancín, montada sobre un cimiento localizado adyacente a la cabeza del pozo de un pozo de hidrocarburos y conectada para bombear fluidos del pozo de hidrocarburos.

La FIG. 2 es una ilustración de una primer inclusión ejemplificada de un aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento, montada en la cabeza del pozo del pozo de hidrocarburos.

La FIG. 3 es una ilustración esquemática de una segunda inclusión ejemplificada de la bomba de barra lineal de acuerdo con el invento, montada en una cabeza de pozo del pozo mostrado en la FIG. 1 , y operativamente conectada para bombear fluido del pozo, en lugar del aparato de bomba con mecanismo de balancín, con el aparato de bombeo de barra lineal y el aparato de bombeo con mecanismo de balancín que se dibujan a la misma escala, para ilustrar la reducción sustancial del tamaño y complejidad del aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento, en comparación a un aparato de mecanismo de balancín que estaba proporcionando una misma producción de extracción que la segunda inclusión ejemplificada del aparato de bomba de barra lineal de acuerdo con el invento.

La FIG. 4 es una perspectiva externa de una segunda inclusión ejemplificada del aparato de bombeo de barra lineal de acuerdo con el invento como se ilustra en la fig. 3.

La FIG. 5 es una perspectiva de corte parcial de una segunda inclusión ejemplificada de un aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento, mostrado en la FIG. 4.

La FIG. 6 es una ilustración ortográfica exterior de una segunda inclusión ejemplificada del aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento como se ilustra en las FIGS. 3-5.

La FIG. 7 es una vista parcial transversal de una segunda inclusión ejemplificada del aparato de bomba de barra lineal de acuerdo con el invento mostrado en la fig. 6.

La FIG. 8 es una vista esquemática transversal de una segunda inclusión ejemplificada del aparato de bombeo con barra lineal de acuerdo con el invento, mostrado en las figs. 3-7.

La FIG. 9, es una ilustración esquemática parcial transversal aumentada, de una variación de la segunda inclusión ejemplificada que cuenta con un espaciador de forma tubular, dispuesto entre la abrazadera de la barrena y el extremo superior de la cremallera de la configuración de cremallera y piñón de la segunda inclusión ejemplificada del invento.

La fig. 10 es una ilustración transversal esquemática tomada a lo largo de las líneas 10-10 en la FIG. 8.

La FIG. 1 1 es una ilustración gráfica de una salida de forma sustancialmente cuadrada-ondulada producida por el mecanismo de sensores, de cuerdo con el invento, de la segunda inclusión ejemplificada, del aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento, como se muestra en las FIGS. 8 y 10.

La FIG. 12 es un esquema transversal de una tercer inclusión del aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento.

La FIG. 13 es una ilustración de un esquema transversal de una cuarta inclusión ejemplificada de un aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento, que incluye un aparato neumático de almacenamiento y regulador, para proporcionar una fuerza de contrapeso a los elementos del aparato de bomba de barra lineal.

La FIG. 14 muestra una primer inclusión ejemplificada de la transmisión del motor, para su uso en una configuración de control en inclusiones del invento que cuentan con un motor eléctrico.

La FIG. 15 muestra una segunda inclusión ejemplificada de una transmisión de motor, para su uso con un motor eléctrico al practicar el invento.

Aunque el invento se describirá en conexión con ciertas inclusiones preferidas, no se pretende limitar el mismo a dichas inclusiones. Por el contrario, el propósito es cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes como se incluyen dentro del espíritu y envergadura del invento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL INVENTO La FIG. 2 es una ilustración esquemática de una primer inclusión ejemplificada de un aparato de bomba de barra lineal 100, montada en la cabeza del pozo 54 de un pozo de hidrocarburos 56. El pozo incluye una cubierta 60 que se extiende hacia abajo dentro de la tierra a través de una formación subterránea 62 a una profundidad suficiente para llegar a las reservas de petróleo. La caja o cubierta 60 incluye una serie de perforaciones 66, a través de la cuales los fluidos que proviene del reservorio de hidrocarburos entran dentro de la cubierta 60, para proporcionar de esta forma una fuente de fluido para un aparato de bombeo 68, instalado en la parte inferior de la tubería 70, que termina en una salida de fluido 72 en el punto arriba de la superficie 74 del suelo. La cubierta 60 termina en una salida de gas 76 arriba de la superficie de la tierra 74.

El aparato de bomba de orificio descendente 68 incluye una válvula estacionaria 78, y una válvula de movimiento 80. La válvula de movimiento 80 está conectada a un cable de barrena 82 que se extiende hacia arriba a través de la tubería 70 y que sale de la cabeza del pozo 54 en la barrena de perforación 52. Aquellos conocedores del arte reconocerán, que el aparatóte bombeo de orificio descendente 68, en la inclusión ejemplificada del invento, forma una configuración tradicional de bomba de barrena succionador para extraer fluido del fondo del pozo 56 mientras que la barrena de perforación 52 imparte un movimiento recíproco al cable de la barrena 82 y el cable de la barrena 82 a su vez, provoca el movimiento recíproco de la válvula de movimiento 80 a través de la corrida de bombeo 84.

En un pozo típico o común de hidrocarburos, el cable de la barrena 82 puede ser de varios miles de pies y la corrida de bombeo 84 puede ser de varios pies de largo.

Como se ilustra en la fig. 2, la primer inclusión ejemplificada del aparto de bombeo de barra lineal 100 de acuerdo con el invento, incluye una configuración mecánica de disparador 102, un motor reversible 104, y una configuración de control 106, en donde la configuración de control 106 incluye un controlador 108 y una transmisión de motor 1 10. En todas las formas del invento, la configuración de disparador mecánico lineal 102 incluye un miembro de movimiento sustancialmente vertical conectado a la barrena de perforación 52, para impartir y controlar el movimiento vertical del cable de la barrena 82 de la bomba de barrena succionador 68. El motor reversible del aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento, incluye un elemento giratorio reversible en el mismo, operativamente conectada al miembro de movimiento sustancialmente vertical de la configuración de disparador mecánico lineal 102 de tal forma que establece una relación fija entre la posición de rotación del motor 104 y la posición vertical de la cremallera 206. Como se entenderá, por aquellos que conocen el tema, al tener una relación fija entre la posición de rotación del motor 104 y la posición vertical de la barrena de perforación 52, se proporciona con un gran numero de ventajas significativa en la construcción y operación del aparato de bomba de barrena de succión de acuerdo con el invento.

La FIG. 3 muestra una segunda inclusión ejemplificada de un aparato de bombeo de barra lineal 200, de cuerdo con el invento, montada en un separador o aislador 202 a la cabeza del pozo 54, y operativamente conectada para impulsar a la barrena de perforación 52. En la fig. 3, la segunda inclusión ejemplificada del aparato de bombeo de barra lineal 200 se ilustra a escala, adyacente al aparato de bombeo con mecanismo de balancín 50, para mostrar la sustancial reducción en el tamaño, peso y complejidad que se logra a través de la práctica de este invento, en comparación con enfoques del arte previo empleando un aparato de bomba con mecanismo de balancín 50.

Cabe mencionar que una configuración como la cual se ilustra en la fig. 3, en donde un aparato de bombeo con barra lineal 200 se mota adyacente a un aparato de mecanismo de balancín 50, puede de hecho, observa en la práctica del invento en donde el aparato de mecanismo de balancín 50 se desconecta de la barrena de perforación 52 y se reemplaza con el aparato de bombeo de barra lineal 200 para extender la vida del pozo 56, al emplear el aparato de bombeo de barra lineal 200 para extraer a una tasa o índice más bajo del que es posible con el uso de un aparato de bombeo con mecanismo de balancín 50.

Podrá ser apreciado por los conocedores de la materia, que en donde se emplea un aparato de bombeo de barra lineal 200 para reemplazar un aparato de mecanismo de balancín, o una inclusión previamente instalada de un aparato de bombeo de barra lineal de acuerdo con el invento, el reemplazo de la bomba de barra lineal 200 se puede instalar en forma completamente armada, o en forma sustancialmente armada, con sólo un mínimo de componentes, como por ejemplo la sección superior 214 de la muesca, por ejemplo, que se instala después que el aparato de bomba de barra lineal 200 es instalado en la cabeza del pozo 54. Como se entenderá a partir de la descripción e inspección de las ilustraciones, puede ser deseable, al practicarse este invento, el enviar un aparato de bombeo de barra lineal sustancialmente y completamente ensamblado, de cuerdo con el invento, con componentes como la muesca de inclusión superior 214 no instalada, para de esta forma, reducir el tamaño físico de la bomba de barra lineal 200, de tal forma que sea más compacta para facilitar su manejo y envío. Como se entenderá, el tamaño compacto del aparato de bomba de barra lineal de cuerdo con el invento, permite que el aparato de bomba de barra lineal que está siendo reemplazado, se puede quitar en forma cómoda de forma totalmente ensamblada o casi completamente ensamblado.

Como se ilustra en las figs. 3-8, la segunda inclusión ejemplificada de un aparato de bombeo de barra lineal 200, de cuerdo con el invento, incluye una configuración de disparador mecánico lineal 200, que a su vez, incluye una configuración de engranes de cremallera 206 y piñón 208 operativamente conectados a través de la caja de engranajes o cambios 210 para ser impulsados o movidos por un motor eléctrico reversible 212 de la forma que se describirá a continuación.

Como se enseña en el esquema en la fig. 8, la configuración de disparador lineal mecánico 204 de la segunda inclusión ejemplificada del aparato de bombeo de barra lineal 200, incluye una configuración de engranes de cremallera y piñón 206, 208 estando la cremallera 206 dispuesta para operación en una dirección sustancialmente vertical para un movimiento recíproco dentro de una muesca de tres piezas que cuenta con una sección superior, media e inferior 214, 216, 218, a lo largo de eje de bombeo 220 sustancialmente verticalmente orientado. La cremallera 206 se encuentra operativamente conectada en relación de malla con la configuración de piñón 208 y el piñón 208 se encuentra operativamente conectado al eje de rotación de salida 222 del motor 212 (ver fig. 7) dicha rotación del eje de salida del motor en una primer dirección es acompañado por un movimiento vertical descendente de la cremallera 206 a lo largo del eje de bombeo 220 que es acompañado por la rotación del eje de salida del motor 222 en una segunda dirección, opuesta a la primer dirección. La cremallera 206 se encuentra operativamente conectada a la barrena de perforación 52 de la bomba de barrena de succión 68, de tal forma que la cremallera 206 no puede ejercer una fuerza dirigida sustancialmente descendente, y vertical de la barrena de perforación 52.

Como se ilustra en la fíg. 9, que es una vista de una sección tomada a lo largo de las líneas 9-9 en la fíg. 8, la cremallera 206 de la inclusión ejemplificada 200, cuenta con una sección transversal en forma de U con una primer y segunda patas 224, 226 que se extiende desde una sección de rizo o curva 228, de tal forma que las patas y la curva 224, 226, 228 definen una abertura que se extienden longitudinalmente en la cremallera 206 en forma de un canal abierto 230 dispuesto sobre el eje de bombeo 220. Una superficie externa 232 de la curva 228, de cara sustancialmente opuesta a las patas 226, 228, de la cremallera 206, está configurada para formar los dientes de engrane de la cremallera 206 para su acoplamiento con los dientes de engrane correspondientes al piñón 208.

El canal dirigido en forma longitudinal 230, en la cremallera 206, se extiende a lo largo del eje de bombeo 220 desde el extremo inferior 234 de la cremallera 206, al extremo superior 236 de la cremallera 206, con un extremo superior 236 de la cremallera 206 que se encuentra adaptada para una conexión operativa al rodillo de perforación 52.

Específicamente, como se muestra en la fig. 8, el extremo superior 236 de la cremallera 206 incluye una placa superior 238 que cuenta con un orificio 240 que se extiende a través del mismo y define una superficie de carga superior 241 del extremo superior 236 de la cremallera 206.

El aparato de disparador lineal mecánico 204, de la segunda inclusión del aparato de bomba de barra lineal 200, también incluye un disparador de barrena 242, que cuenta con un extremo inferior 244 del mismo fijamente conectado al extremo superior de la barrena de perforación 52 por una junta anillada u otro tipo adecuado de acoplamiento. El disparador de la barrena 242 se extiende hacia arriba desde el extremo inferior 244, a través del canal 230 en la cremallera 206 y el orificio 240 en la placa superior 238 de la cremallera 206, y termina en el extremo superior 246 del disparador de la barrena 242 que se encuentra dispuesto arriba de la superficie de soporte 241 en la superficie superior de la placa superior 238 de la cremallera 236. Una abrazadera de rodillo 248 se conecta en forma fija debajo del extremo superior 246 del disparador de la barrena 242 y arriba del extremo superior 236 de la cremallera 206. La abrazadera 248 cuenta con una superficie inferior de soporte adaptada para entrar en contacto con la superficie de carga superior 241, del extremo superior 236 de la cremallera 206, para transferir la fuerza entre el disparador de rodillo 242 y el extremo superior 236 de la cremallera 206, cuando la superficie de carga inferior de la abrazadera 248 entra en contacto con la superficie de carga superior 241 en el extremo superior 236 de la cremallera 206.

La abrazadera 248, de la inclusión ejemplificada 200 forma, un extremo superior expandido del disparador de la barrena 242 , que cuenta con una configuración que es incapaz de entrar dentro del pasaje a través del orificio 240 en el extremo superior 236, de la cremallera 206. se podrá apreciar también que, para facilitar la instalación del aparato de bomba de barra lineal 200 en la cabeza del pozo 54, el disparador de la barrena 242 se puede permitir que se extienda a cierta distancia del collar 248, para de esta forma proporcionar alguna medida de ajuste para acomodar variaciones en el posicionamiento del extremo superior de la barrena de perforación 52, con respecto al extremo inferior de la sección inferior 218 de la muesca de la configuración de disparador mecánico lineal 204. La sección superior 214, de la muesca de la configuración de disparador mecánico lineal 204 incluye suficiente espacio libre para acomodar una porción del disparador de barrena 242, que se extiende arriba de la abrazadera 248. Se apreciará que en algunas inclusiones del invento, un aparato de bombeo de barra lineal 200 se puede formar sin el disparador de la barrena 242, de tal forma que la barrena perforador 52 o una extensión del mismo, se puede alinear longitudinalmente completamente a través de la cremallera 206 y sujetado arriba en el extremo superior 236 de la cremallera 206 con la abrazadera 248. Sin embargo, se contempla que al añadir el disparador de rodillo 242 facilitará sustancialmente la instalación de un aparato de bombeo de barra lineal de acuerdo con el invento.

Como se ilustra en la fíg. 9, algunas formas de la segunda inclusión ejemplificada 200 del invento, puede incluir un espaciador con forma tubular 249, dispuesto alrededor del disparador 242 entre la abrazadera 248 y la placa superior 238 de la cremallera 206. el espaciador 249 puede ser utilizado cuando se practica el invento con la abrazadera 248 que cuenta con una dimensión periférica que es mayor que la abertura 217 en la sección central 216 de la muesca.

Como se ilustra en las figs. 7, 8, y 10, la configuración de disparador mecánico lineal 204 de la segunda inclusión ejemplificada 200 del invento, incluye cuatro rodillos guía 250 configurados en dos pares, conectados a la sección central 216 de la muesca, sustancialmente opuestos al piñón 208, y configurados para asentarse contra los bordes que se extiende distalmente longitudinalmente de las patas 226, 228 de la cremallera 206, para provocar que la cremallera 206 entre en acoplamiento de engranes con el piñón 208. Dos barras de guía 252, operativamente se extienden desde la sección media 216 de la muesca y sustancialmente opuestos uno de otro, son proporcionados para provocar que la cremallera 206 entre en alineación con el piñón.

La sección media 216 de la muesca funciona como muesca de piñón, y cuenta con una abertura que se extiende longitudinalmente 254 (ver fig. 10) dispuesta sobre el eje de bombeo 220 para su pasaje a través de la cremallera 206, y definiendo un eje de rotación 256 del piñón 208, con el eje del piñón 256 que se encuentra lateralmente desviado de y se extiende sustancialmente perpendicular al eje de bombeo 220.

Un primer extremo anti transmisión del piñón 208 se enmuesca a 1 soporte de piñón 258 dispuesto en y montado, a la muesca de piñón 216, el segundo extremo de transmisión 260 del piñón 208 en el disparador mecánico lineal 204 de la segunda inclusión ejemplificada 200 está adaptado para conexión al elemento de salida 262 de la caja de engranajes o cambios 210 y es soportado por un soporte de salida 264 de la caja de engranajes o cambios 210. En virtud de esta configuración, el soporte de salida 264 de la caja de engranajes o cambios 210 sirve dos funciones y proporciona una configuración más compacta de la que se podría lograr en una inclusión del invento que cuenta con soportes adicionales conectados a la parte media de la muesca 216, para soportar el extremo de transmisión 260 del piñón 208. En otras inclusiones del invento, sin embargo, un soporte adicional puede ser proporcionado para dar soporte al extremo de transmisión 260 del piñón 208.

Para reducir aún más el tamaño de la segunda inclusión ejemplificada del aparato de bomba de barra lineal 200, la caja de engranajes o cambios 210 es una caja de engranajes o cambios de ángulo derecho que cuenta con elementos de entrada y salida 266, 262 ( ver figs. 7 y 10) configurados sustancialmente en un ángulo derecho en relación uno de otro, con el elemento de salida 262 orientado para alineación con y rotación sobre el eje del piñón 256, y el elemento de entrada 266 de la caja de engranajes o cambios 210 y el eje giratorio 222 del motor 212 sustancialmente orientado paralelo al eje de bombeo 212. Se entenderá que, en otras inclusiones del invento, un motor 212 se puede conectar operativamente al piñón 208 mediante una variedad de medios y en otras orientaciones relativas.

Como se puede observar de mejor forma en la fig. 8, la configuración de disparador lineal mecánico 204, de la segunda inclusión ejemplificada 200 del invento, también incluye un colector de aceite, formado por una sección inferior 218 de la muesca y configurado para contener un volumen suficiente de lubricante en el mismo, de tal forma que la porción inferior de la cremallera 206 se encuentre sumergida dentro del lubricante durante por lo menos una porción de cada corrida 84 de la bomba 68 (ver fig. 2). El colector incluye paredes tubulares interna y externa longitudinales y que se extienden radialmente 270, 272, en conexión sellada en el extremo inferior de las mismas con la parte inferior de la sección inferior 218 de la muesca, para definir una cavidad anular entre las mismas, para la recepción dentro de la cavidad del volumen del lubricante y terminando en una abertura de forma anular entre los extremos superiores de las paredes interna y externa tubulares 270, 272. Como se podrá comprender a partir del examen de las figs. 8 y 9, la pared tubular interna 270 del colector 268 cuenta con una periferia interna dispuesta sobre el disparador de barrena 242, y una periferia externa dispuesta dentro del canal 230 en la cremallera 206. La pared tubular externa 272 del colector 286 cuenta con una periferia interna dispuesta alrededor de la cremallera 206.

Como se ilustra en la fig. 8, la pared tubular interna 270 se extiende sustancialmente arriba del nivel de fluido 274 del lubricante dentro del colector 268, aún cuando la cremallera 206 se encuentre posicionada en la dirección o ubicación descendente más baja, para que el lubricóte no pueda salir sobre el extremo superior 275 de la pared tubular interna 270. En virtud de esta configuración, no es necesario, en la inclusión ejemplificada 204 de la configuración de disparador lineal de la segunda inclusión ejemplificada 200 del invento, el proporcionar cualquier tipo de empaque entre el extremo superior de la sección inferior 218 de la muesca y la barrena de perforación 52 del disparador del rodillo 242. sin embargo cabe mencionar que otras inclusiones del invento, se pueden proporcionar otros arreglos para proporcionar lubricación de la cremallera en un colector, en donde sería deseable el proporcionar un empaque entre la barrena 52, 242 y el extremo inferior de la sección inferior 218 de la muesca de la configuración de disparador mecánico lineal 204.

En referencia a la fig. 7, se contempla que, en algunas inclusiones del invento, puede ser deseable tener un área transversal del colector 268 que sea igual al área transversal de la cremallera 206 o la placa del extremo inferior 276 (ver fig. 8) de tal forma que la inmersión de la cremallera en el colector 268 genera un humedecimiento hidráulico del movimiento de la cremallera 206.

Como se ilustra en las figs. 7 y 8, la configuración de disparador mecánico lineal, en la segunda inclusión ejemplificada del aparato de bombeo de barra lineal 200 de acuerdo con el invento, incluye un par de resortes helicoidales de compresión 278, 280, operativamente posicionados dentro de la cavidad anular en la parte inferior del colector 268, debajo del extremo inferior 234 de la cremallera 206, y configurado para acoplarse y aplicar una fuerza dirigida en forma ascendente de la placa inferior 276 en el extremo inferior 234 de la cremallera 206, cuando el extremo inferior de la placa 276 entra en contacto con la placa de contacto de resorte móvil 282 configurada para yacer en el extremo superior de los resortes 278 y 280 , y moverse longitudinalmente a lo largo de la pared tubular interna 270 cuando 5 los resortes 278, 280 actúan en el extremo inferior 234 de la cremallera 206.

En la inclusión ejemplificada 200, los resortes 278, 280 están configurados para acoplarse y aplicar una fuerza dirigida hacia arriba al extremo inferior 236 de la cremallera 206 sólo cuando el extremo inferior 234 de la cremallera 206 se ha movido más allá de la posición 10 normal más baja de la cremallera 206 durante la corrida de la bomba. Dicha configuración ! proporciona un espacio de seguridad para traer con seguridad nuevamente a la cremallera y al cable de la barrena lentamente a un alto en el caso de una condición de falla, que podría resultar en que la cremallera 206 se mueva hacia abajo a una posición longitudinal más baja de lo que se lograría durante una corrida normal de bombeo. En virtud de esta 15 configuración, un impacto, potencialmente dañino entre los componentes de la ' configuración de disparador mecánico lineal y/o entre los miembros de movimiento y estacionarios de la bomba 68 es inhibido.

Sin embargo, en otras inclusiones del invento, los resortes 278, 280 se pueden configurar de 20 tal forma que se acoplen y apliquen una fuerza ascendente al extremo inferior de la i cremallera durante una porción de cada corrida de bombeo, para de esta forma recuperar I 1 una porción de la energía cinética generada por el peso del cable de la barrena y bomba ! durante la porción descendente de la corrida de bombeo bajo la fuerza de gravedad, y ' utilizar esta energía almacenada en los resortes 278, 280 para ayudar en la acción del |25 aparato de bombeo de barra lineal durante la porción ascendente de la corrida, además de inhibir el daño mecánico a la cremallera 206 y otros componentes en la parte inferior de la corrida de bombeo.

Como se puede observar mejor en las figs. 8 y 10, la segunda inclusión de ejemplificada de 30 un aparato de bomba de barra lineal 200 también incluye una configuración de sensor de posición para detectar la posición de la cremallera 206 a lo largo del eje de bombeo 220.

Específicamente, la configuración de detector de posición de la segunda inclusión ejemplificada 200 incluye un sensor de posición estacionaria 248 adyacente a la cremallera 206 en la posición media de la corrida a lo largo del eje de bombeo 220 y en combinación con las banderas de sensor superior e inferior 286, 288 conectadas a la cremallera 206, respectivamente, en los extremos superior e inferior 236, 234 de la cremallera 206. La primer y segunda banderas de sensor 286, 288 se encuentran posicionadas a lo largo de la primer pata 244 de la cremallera 206 de tal forma que las banderas 286, 288 entran en yuxtaposición con y son detectadas por el sensor 284 durante cada corrida completa de bombeo.

La bandera superior de sensor 286 y la bandera inferior de sensor 288 se encuentran espaciadas axialmente una de otra a lo largo de la cremallera 286 para formar un espacio entre las banderas superior e inferior 286, 288 con el espcioO sustancialmente dispuesto central y longitudinalmente, dispuesto a lo largo de la cremallera 206. la bandera superior de sensor 286 se extiende sustancialmente desde el extremo superior 236 de la cremallera 206 a un borde inferior 290 de la bandera superior de sensor 286, que define un extremo superior del espacio entre las banderas de sensor superior e inferior 286, 288. la bandera de sensor inferior 288 se extiende sustancialmente desde el extremo inferior de la cremallera 206 a un borde superior 292, de la bandera inferior de sensor 288, para definir el extremo inferior del espacio entre las banderas de sensor superior e inferior 286, 288.

En virtud de esta configuración, el sensor 284 produce una salida, como se muestra en la fig. 1 1 , que cuenta con una forma de onda cuadrada 294, con un cambio en el paso de un primer estado 296, mientras que una u otra de las banderas 286, 288 está yuxtapuesta con el sensor 284 a un segundo estado 298, cuando el espacio está yuxtapuesto con el sensor 284.

La configuración de sensores arriba descrita, en relación con la segunda inclusión ejemplificada 200 del invento, se puede emplear con gran eficacia en combinación con los aparatos de control y métodos del tipo descritos y asignados en la patente U.S. N° 7, 168,924 B2, para proporcionar un calculo altamente preciso, efectivo veraz y eficiente de la posición de la barrena de perforación y para controlar al aparato de bombeo de barra lineal 200. la inclusión ejemplificada de configuración de sensores arriba descrita se puede también utilizar para controlar el motor 212 de tal forma que el movimiento descendente de la cremallera 206 se detenga al aproximarse la parte inferior de la corrida de bombeo a través de la acción de frenado del motor 212, para de esta forma proporcionar un perfil de velocidad controlado eléctricamente, que puede ser empleado además de o en lugar de los resortes 278, 280 de la segunda inclusión ejemplificada de un aparato de bombeo de barra lineal 200.

La fig. 12 muestra una tercer inclusión ejemplificada de un aparato de bombeo de barra lineal de acuerdo con el invento, que cuenta con un aparato disparador mecánico lineal 302, que incluye una configuración de engranes de cremallera 304 y piñón 306, similar a la configuración de cremallera y piñón de la segunda inclusión ejemplificada 200 arriba descrita. El disparador mecánico lineal 302 de la tercer inclusión ejemplificada 300 como se ilustra en la fig. 1 1 se monta directamente en la cabeza del pozo 54 a través de una configuración de una configuración de separador 308.

La tercer inclusión ejemplificada del aparato de bomba de barra lineal 300, de acuerdo con el invento, es similar en muchos aspectos a la segunda inclusión ejemplificada 200, arriba descrita con varias excepciones. En la tercer inclusión ejemplificada, 300, la barrena de perforación 52 se muestra completamente extendido a través de la cremallera 304 a lo largo del eje de bombeo 220 y se asegura tanto en el extremo superior como inferior de la cremallera 304 por la placa de extremo superior e inferior y configuraciones de abrazadera 310, 312. Un bloque de tope 314 se conecta fijamente a la sección media 316 de la muesca, de tal forma que la placa final y las configuraciones de abrazadera 310, 312 entran en contacto con el bloque de tope 314, y detienen cualquier movimiento adicional de la cremallera 304, para inhibir que la cremallera 304 se salga del piñón 306.

La tercer inclusión ejemplificada del aparato de bombeo de barra lineal 300 también incluye un solo par de rodillos de guía 310 dispuestos para hacer que la cremallera 304 entre en acoplamiento de engranes con el piñón 306.

En la forma que se ilustra en la fig. 12, la configuración de disparador mecánico lineal 302 de la tercer inclusión del aparato de bomba de barra lineal 300, no incluye el colector de aceite 268 o los resortes 278, 280, de la segunda inclusión ejemplificada. Sin embargo, se debe entender que las inclusiones alternativas del invento, varias características de la inclusión aquí descrita se pueden emplear, omitir o combinar en forma diferentes a las inclusiones ejemplificadas del invento mostrado en las ilustraciones y específicamente aquí descritos.

La fig. 13 muestra una cuarta inclusión del aparato de bomba de barra lineal 400 de acuerdo con el invento, en donde la configuración de disparador mecánico lineal 402 cuenta con una configuración sustancialmente idéntica de la configuración de disparador mecánico lineal 302 de la tercer inclusión ejemplificada 300 del invento arriba descrito, incluye una placa de pistón 404 conectada al extremo inferior de la cremallera 406 de la configuración de cremallera 406 y piñón 408, y el extremo inferior de la sección más baja 410 de la muesca que está configurada con la placa de pistón 404 de tal forma se proporcione un cilindro sellado de gas, debajo de la placa de pistón 404. un aparato de almacenamiento neumático 414, como por ejemplo un acumulador, se conecta a la cámara de cilindro neumático 412 a través de un conducto 416 y regulador 418 dispuesto entre el acumulador 414 y el cilindro 412 para regular la presión y volumen de gas almacenado en el cilindro neumático y acumulador 412, 414.

En virtud de esta configuración, una fuerza de contrapeso se puede aplicar al extremo inferior de la cremallera 406. Aunque sólo un acumulador 414 y válvula reguladora 418 se ilustran en la fig. 12, en algunas inclusiones del invento es deseable tener múltiples acumuladores y/o válvulas reguladoras 414, 416 para ayudar a ajustar la fuerza de contrapeso aplicada al extremo inferior de la cremallera. En algunas inclusiones del invento también se puede incluir una sección de ventilación o de toda la presión generada en la cavidad del cilindro neumático 412 en la corrida descendente. En la inclusión ejemplificada mostrada en la fig. 13, el interior de la sección más baja 410 de la muesca se ventila en la atmósfera sobre el nivel más alto de movimiento de la placa de pistón 404.

Se debe entender que la configuración de contrapeso neumático de la cuarta inclusión ejemplificada 400 del invento, se puede incorporar en otras inclusiones del invento, incluyendo algunas o todas las característica de la primer y segunda inclusiones ejemplificadas 100, 200 del invento arriba descrito.

La fig. 14 muestra una primer inclusión ejemplificada de una transmisión de motor 500 para su uso en la configuración de control en inclusiones del invento que cuentan con un motor eléctrico. La transmisión de motor 500 incluye un sección de carga de circuito rectificador 502, una sección de banco condensador 504, una sección de frenado dinámico 506, una sección de salida de motor inversor 508 conectado a lo largo de los rieles comunes del circuito 510, 512, para conectar una entrada d poder de tres fases R, S, T a una salida de tres fases U, V, W, proporcionada al motor.

Cuando el motor extrae energía o corriente, los diodos en la sección de carga 502 carga al banco condensador 504 y una configuración de puente IGBT en la sección de salida de inversor de motor 508 modula el voltaje del condensador para controlar la corriente en el embobinado del motor.

Cuando el motor está generando energía, debido a la acción de frenado, cuando el cable de la barrena jala a la cremallera hacia abajo en la porción de regreso/llenado de la corrida de bombeo, por ejemplo, los diodos en la sección d salida de inversor de motor 508, transfieren corriente al banco condensador 504, provocando que el voltaje del banco condensador aumente. La primer inclusión ejemplificada de una transmisión de motor 500, proporciona dos opciones para tratar con la energía que se transfiere al banco condensador durante el frenado. En algunas formas del invento, el banco condensador 504 incluye suficiente condensación para almacenar la energía generada durante la acción de frenado, sin exceder los límites de voltaje en los rieles 510, 512.

Alternativamente, un frenado dinámico IGBT 514 en la sección de frenado dinámico 506 se puede encender para permitir que la energía generada durante la acción de frenado se disipe a través de la resistencia dinámica de frenado 516 de la sección de frenado dinámico 506.

La fíg. 15 muestra una segunda inclusión ejemplificada de una transmisión de motor 600 para su uso con un motor eléctrico en la práctica del invento. La segunda inclusión ejemplificada de la transmisión del motor 600 es sustancialmente idéntica a la primer inclusión ejemplificada de la transmisión del motor 500, como se describe arriba excepto que se proporciona un puente interruptor IGBT en paralelo con loas secciones de diodo y rectificador para proporcionar una sección de carga regenerativa de circuitos 602, una sección de banco condensador 604, una sección de frenado dinámico 606 una sección de salida de motor inversor 608 dispuesto a través de un par de rieles comunes 610, 612 para conectar una entrada de tres fase R,S,T a la transmisión del motor a trifase U,V,W de conexión al motor.

En una segunda inclusión ejemplificada de la transmisión del motor 600, cuando el motor se encuentra extrayendo energía, los diodos en la sección de carga regenerativa de circuitos 602, carga los condensadores en el banco de condensadores 604 y un puente IGTB en la sección de salida de un motor inversor 608 modula el voltaje del condensador en la sección del banco de condensador 604 para controlar la corriente en el embobinado del motor.

En la segunda inclusión ejemplificada de la transmisión del motor 600, cuando el motor regenera energía debido a la acción de frenado, los diodos en la sección de salida de motor inversos, transfieren energía al banco condensador 604 provocando que aumente el voltaje del banco condensador. La segunda inclusión ejemplificada de la transmisión del motor 600 proporciona tres opciones para tratar con la energía que se está transfiriendo al banco condensador.

En una opción, la sección de banco condensador, 604, cuenta con suficiente capacitancia para almacenar la energía generada durante el frenado sin exceder los límites de voltaje.

Con una segunda opción, un frenado dinámico IGBT de la sección de frenado dinámico 606 se enciende y toda o una porción de la energía generada durante el frenado, se disipa a través de la resistencia de frenado dinámico 616 de la sección de frenado dinámico 606.

En la tercer modalidad opcional del aparato, el IGBT en la sección regenerativa de carga de circuitos se interrumpe para modular el voltaje del condensador a la sección de banco condensador de tal forma que permite la transferencia de energía generada durante el frenado de una trifase entrante, R, S, T. 5 Aquellos que conocen la materia, reconocerán que a través de la práctica del invento, se proporcionan ventajas significativas en comparación con el arte precio de aparatos y métodos de bombeo, como el control de un aparato de bombeo de balancín, o impulsado por bandas, aparatos controlados por un sistema de bombeo de barra como se divulga 10 como se divulga en la patente de los EU N° 7, 168,924 B2, e, Beck et al intitulada "Rod Pump Control System Including Parameter estimator". Se den reconocer adicionalmente, que el sistema de control de bomba de barra, de cuerdo con el presente invento, incluyendo el calculador de parámetros, se puede emplear con considerable eficacia en combinación con el aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el presente invento, con la 15 divulgación y las enseñanzas de Beck et al., incorporadas en el presente en su totalidad como referencia.

Por ejemplo, será fácilmente apreciado por los conocedores de la materia, que el aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento, la posición superficial o en la superficie 20 de la barrena de bombeo y la carga actual sobre la barrena de bombeo sobre la superficie de la tierra se puede determinar fácilmente sin necesidad de sensores en el hoyo en virtud de la elegante y simple construcción de la configuración de disparador mecánico lineal y la ! relación directa que existe entre la posición vertical del miembro de movimiento vertical de I la configuración de disparador mecánico lineal y el elemento giratorio del eje del motor, y 25 la carga en la barrena arriba de la superficie de la tierra se puede determinar fácilmente de la corriente y voltaje del motor, de acuerdo con los aparatos y métodos del sistema de control de bomba de barrena o barra incluyendo el cálculo de parámetros , como lo enseña beck et al., o a través del uso de otros métodos aplicables y aparatos de acuerdo con las enseñanzas del presente invento. Otros parámetros útiles para controlar al aparato de 30 bombeo de barra lineal, de cuerdo con el presente invento, como la dirección y la velocidad del miembro vertical y/o el eje del motor, y la magnitud y dirección del par de torsión, se pueden obtener inmediatamente a través del uso del sistema de control de bomba de barra de cuerdo con Beck et al., o cualquier otro aparato apropiado y método de acuerdo con el presente invento.

Una vez que los parámetros exteriores, como la posición de la barrena en la superficie y carga se han determinado, para el aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento, un modelo de barrena de operación dinámica, del tipo divulgado en Beck et al., o cualquier otro aparato y método apropiado para modelar el desempeño dinámico de la barrena de la bomba, se puede emplear para determinar la posición de la bomba hoyo abajo y su carga. El modelo dinámico también se puede utilizar para determinar el "llenado" de la bomba como un porcentaje de la capacidad total de la bomba de barrena de succión, en tiempo real.

La operación del aparato de bomba de barra lineal se puede controlar y ajustar para proporcionar una corrida vertical de longitud y velocidad del miembro vertical móvil del aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento, para lograr la meta de porcentaje de llenado de la bomba. La práctica del invento contempla controlar el aparato de bombeo de barra lineal de forma consistente con la optimización de los parámetros de desempeño de una instalación o pozo en particular, de tal forma que se minimiza el consumo de energía del motor para un cierto volumen de fluido bombeado o minimiza la variación en el nivel de entrada de corriente que se extrae de forma que sea deseable en las instalaciones del pozo de hidrocarburos en donde el motor del aparato de bombeo de barra lineal recibe la entrada de energía de un generador a motor.

Aquellos conocedores del arte reconocerán inmediatamente que la construcción simple y elegante de un aparato de bomba de barra lineal de acuerdo con el invento, resulta en miembros operativos que cuenta con inercias muy bajas en comparación con los aparatos de bombeo de artes previos.

Aquellos conocedores del arte reconocerán que la elegante simplicidad de la construcción y operación de un aparato de barra lineal, de cuerdo con este invento, es inherentemente mucho más controlable que el aparato de balancín en donde los movimientos cinéticos complejos y las grandes inercias de las múltiples partes interconectadas se debe tomar en consideración de la forma como se divulga por ejemplo en, Beck et al. Patente U.S. N7, 168,924, B 2, para poder determinar la posición presente y carga del aparato de bombeo y controlar la entrada que está siendo proporcionada por el aparato a la barrena de perforación. Las complejidades, y en particular las altas inercias, de los aparato de bombeo previos también hacen que sea difícil el proporcionar controles de entrada eficientes y efectivos para modificar el desempeño del bombeo en el pozo en tiempo real.

La baja inercia del aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento, proporciona ventajas particulares al afectar el control en tiempo real del aparato de bombeo en una forma consistente, para lograr el desempeño deseado de la bomba de barrena de succión. En algunas modalidades de operación, sin embargo, la baja inercia del aparato de bombeo de barra lineal, de acuerdo con el invento debe considerarse, y compensarse para inhibir el tener el peso del cable de la barrena y carga de fluido que acelera al miembro móvil vertical de la bomba de barra lineal hacia abajo mucho más rápido de lo que se desea durante la posición descendente de la corrida de la bomba bajo condiciones como pérdida de corriente al motor, por ejemplo, o periodos de operación en donde la válvula de movimiento de la bomba de barrena de succión no se sumerge en fluido que tenga la suficiente viscosidad para proporcionar el mojado hidráulico del movimiento descendente de la válvula de del cable de barrena. Bajo dichas condiciones de operación, las provisiones tomadas para controlar el alto en la parte descendente del movimiento del aparato, como se describe arriba, y como se proporciona para el presente invento, para su uso en combinación con un sistema de control de bomba de barra como el que se describe en Beck et al., u otro sistema de control adecuado para no permitir que el cable de la barrena mueva al miembro de barra vertical del aparato de bombeo lineal, de cuerdo con el invento a una alta velocidad no deseada y/o tasa de aceleración, e inhibe el daño de los componentes de la bomba hoyo abajo al prevenir que se atore la válvula fija por la válvula de movimiento.

En referencia específica a la segunda inclusión ejemplificada del aparato de bomba de barra lineal 200, de acuerdo con el invento, como se describe arriba, un método para operar un aparato de bomba de barra lineal, de acuerdo con el invento, puede incluir los siguientes ocho pasos. Durante todos los ocho pasos, la velocidad vertical instantánea de la cremallera 206 se calcula de la velocidad angular instantánea del eje del motor 222, y la posición del disparador de vástagO 242, se calcula mediante integración usando la velocidad vertical instantánea de la barrena disparador Paso 1.- comienza con el disparador de la barrena 242, en posición completamente baja y conectada al extremo superior de la barrena de perforación 52.

Paso 2. El motor 212 se enciende para acelerar a la barrena a una velocidad "inicial" Paso 3. Cuando el motor 212 mueve a la cremallera 206 hacia arriba, para acelerar al disparador del rodillo a velocidad ascendente, la señal de salida 294 (ver fig. 10) de 1 sensor de posición estacionaria 284 es monitoreado para detectar el borde en elevación de la onda-cuadrada 294 provocada por el borde 292 de la bandera de referencia inferior 288 que entra en yuxtaposición con el sensor de posición 284.

Si el borde superior 292 s detectado antes que la barrena 242 llegue a una posición calculada vertical de la barrena, que corresponde a una corrida deseada de bombeo, en donde el borde superior 292 se encuentra dentro de una posición de referencia predeterminada, o en donde el borde superior 292 no es detectado dentro del periodo predeterminado de tiempo o rotación angular predeterminada del eje del motor 222, una condición de falla es identificada y el motor 212 es operado de tal forma que la cremallera 206 y el disparador de barrena 242 es bajado a una posición completamente descendente a una velocidad muy baja. Una vez que se logra la posición completamente abajo, el método recomienza al regresar al paso 1.

Si el borde superior 292 de la bandera de referencia inferior 288 es detectado, sin embargo, mientras que la posición calculada de la barrena se encuentra dentro de la ventana de referencia de posición de la barrena en posición elevada, la posición calculada de la barrena se establece para levantar la posición de referencia de la barrena, y la posición instantánea vertical del disparador de la barrena 242 es calculada por la integración usando la velocidad ascendente del disparador de la barrena 242.

Paso 4. Cuando el disparador de la barrena 242 se acerca a una posición de corrida superior deseada, el motor 212 es operado de tal forma que la velocidad ascendente de la barrena 242 se desacelera para que la velocidad ascendente se reduzca a cero sustancialmente en la posición deseada de corrida.

Paso 5. Desde arriba de la posición de corrida, el motor 212 es operado de tal forma que el disparador de la barrena 242 acelera a una velocidad baja de descenso. A partir de la antes citada descripción de las inclusiones del invento, se debe entender que durante el movimiento descendente del disparador de la barrena 242, el motor 212 es operado en modalidad de frenado, al ordenar al motor 212 que mueva al piñón 208 a una velocidad más baja de rotación de la que el piñón 208 podría lograr debido a las fuerzas descendentes en la cremallera 206 provocadas por el peso del cable de la barrena y cualquier fluido que actúa sobre el aparato de barrena de succión, para que el par de torsión de frenado neto se aplique al piñón- Paso 6. cuando la barrena 242 se mueve hacia abajo a una velocidad de descenso, la salida del sensor de posición 282 es monitoreada para detectar un borde elevado de la señal de referencia 294 provocada por el extremo inferior 290 de la bandera de referencia superior 286 que entra en yuxtaposición con el sensor de posición 282. Si este borde 290 es detectado antes de la posición calculada y predeterminada de la barrena en donde la barrena 242 se encuentra dentro de la ventana de referencia de posición descendente, o no es detectado, se identifica una condición de falla y el motor 212 es operado de tal forma que un disparador de barrena se baja a su posición completamente abajo a una muy baja velocidad. Una vez que el disparador de la barrena 242 ha llegado a su posición total descendente, el método puede requerir que se regrese al primer paso, arriba. Sin embargo, si el borde inferior 290 de la bandera de referencia superior 286 es detectada, mientras que la posición calculada de la barrena se encuentra dentro del nivel deseado dentro de la ventana de de referencia de posición descendente, se resetea la posición de la barrena 242 para continuar hacia abajo, mientras la posición de barrena se calcula mediante la integración de la velocidad descendente de la barrena 242.

Cuando se baja el disparador de la barrena 242, la carga dentro del hoyo se determina, mediante el monitoreo del par de torsión del motor, por ejemplo. Cuando la carga del bombeo dentro de pozo cae a un nivel muy bajo, es decir cae por debajo de un umbral predeterminado indicando que la válvula de movimiento se ha abierto, el motor 212 es operado de tal forma que el disparador de la barrena 242 pueda acelerar a la posición de velocidad rápida descendente.

Paso 7. El disparador de la barrena 242 continúa su descenso a velocidad de DESCENSO RAPIDO, la posición vertical de barrena disparador 242 es monitoreada y la posición dentro del pozo de la válvula de movimiento es calculada. Cuando el disparador de barrena 242 se acerca a su posición completamente abajo dentro de la corrida, que puede ser verticalmente sobre la posición completamente descendente del disparador de la barrena 242, el motor 212 es operado en modalidad de frenado, para proporcionar un perfil de velocidad, de tal forma que el disparador de la barrena 242 es desacelerado a una velocidad cero sustancialmente en la posición descendente de la corrida.

Paso 8. una vez que la barrena disparador 242 ha llegado ala posición deseada descendente, la operación del aparato de bombeo de barra lineal 200 se continua al regresar al paso 2 arriba, y repetir los pasos 2-8 por cada corrida de bombeo.

En referencia a las figs. 2 y 13, la operación de cuerdo con el invento de un aparato de bomba de barra lineal que cuenta con un motor eléctrico impulsado por una transmisión 1 10, 500 controlado por un controlador 108 se describirá como una "falla de corriente" en donde el método incluye los siguientes cuatro pasos: Paso A. el controlador 108 detecta una pérdida de la corriente cuando el voltaje a través de los circuitos comunes de energía 510, 512 bajan a un valor de umbral predeterminado mínimo.

Paso B. si el disparador del rodillo 242 se mueve hacia arriba, en el momento que se detecta la pérdida de corriente eléctrica, el controlador 108 ordena al motor 104, 212 entrar en modalidad de frenado inverso en donde el motor 104, 212 actúa como un generador cuando la cremallera 206 continua moviéndose ascendentemente, debido a la inercia en el aparato de bombeo de barra lineal para mantener el voltaje a través de los circuitos 510, 512 en un nivel que permita a la transmisión del motor 1 10, 500 continuar controlando el motor 104, 212.

Paso C. si el disparador de la barrena 242 se mueve hacia abajo, en el momento en que se detecta la falla de energía o después de que el paso B de frenado ha provocado que el disparador de la barrena 242 comience su movimiento descendente, el controlador 108 ordena al motor 212 operar en modalidad de frenado para limitar la baja de velocidad del disparador de barrena 242 de tal forma, que las fuerzas de impacto se reducen cuando la cremallera 206 entra en contacto con los resortes 278, 280 y provocando que el motor 104, 212 actúe como un generador y mantenga el voltaje a lo largo de todos los circuitos 310, 312 al nivel que permita la transmisión del motor 1 10, 500 para continuar controlando al motor 104, 212.

Paso D. Cuando el disparador de la barrena 242 ha llegado a su posición completamente descendente, el voltaje en todos los circuitos 310, 312 caerá y la transmisión del motor 1 10, 500 se apaga hasta que la corriente eléctrica sea reparada.

Aquellos que conocen el arte reconocerán, que las inclusiones arriba descritas de operación normal para varias condiciones de falla, para las inclusiones ejemplificadas del invento, se proporcionan únicamente para auxiliar al lector a comprender de mejor forma el invento, y de ninguna forma pretenden limitar la envergadura del invento.

Aquellos que conocen el arte también apreciarán que el aparato y/o método de bomba de barra lineal de acuerdo con el invento, proporciona ventajas significativas además de ser físicamente mucho más pequeña, en comparación a los aparato de bomba de mecanismo de balancín y otros aparatos previos como la bomba con motor hidráulico de Saruwatari.

Todas las referencias, incluyendo publicaciones, aplicaciones de patente y patentes aquí citadas se incorporan a la presente como referencia como si cada una de estas referencias fuera indicada en forma individual y específica para ser incorporada como la misma y en su totalidad en el presente.

El uso de los términos un, una, unos unas, el, la y referencias similares en el contexto que describe al invento (especialmente en el contexto de las reivindicaciones anexas) se debe interpretar que cubre tanto las formas singulares, como plurales a menos que sea especificado en el presente o que claramente contradiga al contexto. Los términos comprende, cuenta, incluye y contiene se deben interpretar como términos abiertos (es decir que significan incluyendo pero sin estar limitados a), a menos que sea especificado. Los rangos mencionados para cada valor sólo se emplean como un método de abreviación para referirse en forma individual a cada valor que cae dentro del rango a menos que se especifique de otra manera y cada valor por separado se incorpore dentro de las especificaciones como si hubiera sido citado en forma individual en el presente. Todos los métodos aquí descritos se pueden realizar en cualquier orden adecuado a menos que sea indicado de otra manera y que contradiga al texto. El uso de todos los ejemplos, o lenguaje (como por) aquí proporcionado sólo pretende iluminar al invento y no limita la envergadura del invento a menos que sea reivindicado. Ninguna palabra en esta especificación se debe interpretar como que indica algún elemento no reivindicado como si fuera esencial para la práctica del invento.

Las inclusiones preferidas del invento se describen en el presente incluyendo la mejor modalidad conocida para los inventores para realizar el invento. Las variaciones de las inclusiones preferidas pueden ser aparentes para los conocedores de la materia al leer la antes mencionada descripción. Los inventores esperan que personas versadas en al arte empleen dichas variaciones en forma apropiada y los inventores pretenden que el invento se practique de otras formas además de las aquí especificadas. De la misma forma, el invento incluye todas las modificaciones y equivalentes de la materia aquí citada en las reivindicaciones anexas como es permitido por las leyes aplicables. Además, cualquier combinación de los elementos arriba descritos en todas las combinaciones posibles del mismo se encuentra cubierto dentro del invento a menos que se indique lo contrario o que claramente contradiga al contexto.

Claims

REIVINDICACIONES Lo que se reivindica es:

1. Un aparato de bombeo de barrena lineal, para impartir un movimiento vertical sustancialmente recíproco a la barrena de una bomba de barrena de succión que cuenta con una corrida de bombeo, el aparato comprende: una configuración de disparador lineal, que cuenta con un miembro movible sustancialmente vertical conectado a la barrena de la bomba de barrena de succión para impartir y controlar el movimiento vertical de la barrena de la bomba de barrena de succión; y un motor reversible que cuenta con elemento de rotación reversible en el mismo, operativamente conectado al miembro movible sustancialmente vertical de la configuración de disparador mecánica lineal, de forma que se establezca una relación fija entre la posición de rotación del motor y el movimiento vertical del miembro movible verticalmente.

2. El aparato de la reivindicación 1, en donde, la configuración de disparador mecánico lineal comprende: un configuración de engrane de cremallera y piñón, en donde la cremallera se encuentra dispuesta para operación en una dirección sustancialmente vertical para un movimiento recíproco a lo largo del eje de bombeo; la cremallera se encuentra operativamente conectada en relación de engrane con el piñón, y el piñón se encuentra operativamente conectado a la salida giratoria del motor, de tal forma que la rotación del motor en una primer dirección es acompañada por un movimiento ascendente sustancialmente vertical a la cremallera a lo largo del eje de bombeo, y de tal forma, que un movimiento descendente sustancialmente vertical de la cremallera a lo largo del eje de bombeo es acompañado por la rotación del elemento giratorio del motor en una segunda dirección opuesta a la primer dirección; la cremallera también se encuentra operativamente conectada a la barrena de la bomba de barrena de succión para impartir un movimiento vertical ascendente a la barrena de la bomba de barrena de succión a lo largo del eje de bombeo, cuando la cremallera se mueve hacia arriba; y la cremallera además siendo operativamente conectada a la bomba de barrena de succión de tal forma que la barrena de la bomba de succión ejerce una fuerza dirigida en forma descendente sustancialmente vertical sobre la cremallera, actuando sustancialmente a lo largo del eje de bombeo, durante una porción de la corrida de bombeo.

3. El aparato de la reivindicación 2 en donde: la cremallera cuenta con una abertura dirigida longitudinalmente en la misma, que se extiende a lo largo del eje de bombeo desde la parte inferior de la cremallera al extremo superior de la cremallera, cuando el disparador mecánico lineal se encuentra operativamente dispuesto sobre la bomba de barrena de succión; y la cremallera cuenta además con un extremo superior de la misma adaptado para una conexión operativa de la barrena.

4. El aparato de la reivindicación 3 en donde: el extremo superior de la cremallera define un orificio a través del mismo y una superficie de soporte de carga superior; la barrena cuenta con un extremo superior de la misma que se desliza y se extiende a través del orificio en el extremo superior de la cremallera; y la configuración de disparador mecánico lineal que incluye una abrazadera que asegura a la barrena fijamente conectada al extremo superior de la barrena sobre el extremo superior de la cremallera; la abrazadera que asegura a la barrena cuenta con una superficie inferior de carga en la misma adaptada para entrar en contacto con la superficie superior de carga del extremo superior de la cremallera, para transferir la fuerza entre la barrena y el extremo superior de la cremallera cuando la superficie inferior de varga de la abrazadera está en contacto con la superficie superior de carga en el extremo superior de la cremallera.

5. El aparato de la reivindicación 3 en donde: el extremo superior de la cremallera define un orificio en el mismo y una superficie de carga superior en el mismo; la barrena cuenta con un extremo superior que se desliza y se extiende a través del orificio en el extremo superior de la cremallera; y la configuración de disparador mecánico lineal comprende además un disparador de barrena que cuenta con un extremo superior expandido del mismo dispuesto sobre el extremo superior de la cremallera, y un extremo inferior del mismo adaptado para conexión del mismo al extremo superior de la bomba de barrena de succión; el extremo superior expandido del disparador de la barrena es incapaz de entrar dentro del pasaje del orificio en el extremo superior de la cremallera y cuenta con una superficie inferior de carga adaptada para entrar en contacto con la superficie superior de carga del extremo superior de la cremallera, para transferir la fuerza entre la barrena y el extremo superior de la cremallera cuando la superficie inferior de carga del extremo superior expandido del disparador de barrena está en contacto con la superficie superior e la zona de carga del extremo superior de la cremallera.

6. El aparato de la reivindicación 4 en donde la cremallera cuenta con una forma sustancialmente de U en su sección transversal, con una primer y segunda patas que se extienden desde una sección de curva o rizo, de tal forma que las patas y la curva definen una abertura que se extiende longitudinalmente en la cremallera, en forma de un canal abierto dispuesto sobre el eje de bombeo con una superficie externa de la curva, de cara sustancialmente opuesta a las patas incluyendo dientes de engrane de la cremallera para acoplamiento con los dientes de engrane correspondientes al piñón.

7. El aparato de la reivindicación 6, que comprende además, uno o más rodillos de guía que se apoyan sobre bordes distales que se extienden longitudinalmente de las patas de la cremallera, sustancialmente en oposición al piñón, para provocar que la cremallera entre en acoplamiento de engranes con el piñón.

8. El aparato de la reivindicación 7 que incluye un par de barras de guía que se apoya contra las patas de la cremallera, sustancialmente opuestas una de otra, para provocar que la cremallera entre el relación de engranaje axial con el piñón.

9. El aparato de la reivindicación 8, que comprende además, una inclusión de piñón que cuenta con una abertura que se extiende longitudinalmente en el mismo dispuesta alrededor del eje de bombeo, estando el eje de rotación del piñón desviado lateralmente de y extendiéndose sustancialmente perpendicular al eje de bombeo.

10. El aparato de la reivindicación 9, en donde: un primer extremo anti transmisión del piñón se acopla con un soporte de piñón dispuesto yen y montado a la muesca de piñón: un segundo extremo de transmisión de piñón adaptado para conexión a un elemento de salida de la caja de engranajes o cambios y para ser soportado por un soporte de salida de la caja de engranajes o cambios.

1 1. El aparato de la reivindicación 10 que comprende además: una caja de engranajes o cambios operativamente conectada entre el motor y el aparato disparador mecánico lineal; la caja de engranajes o cambios cuenta con un elemento de entrada operativamente conectado al elemento giratorio del motor para su rotación en el mismo; la caja de engranajes o cambios cuenta con un elemento de salida en el mismo operativamente conectado a un piñón para rotación del mismo.

12. El aparato de la reivindicación 1 1 en donde los elementos de entrada y salida de la caja de engranajes o cambios se encuentra sustancialmente en el ángulo derecho uno en relación del otro, con el elemento de salida orientado para alineación con y rotación sustancialmente alrededor del eje de piñón, y el elemento de entrada de la caja de engranajes o cambios y el elemento giratorio del motor estando orientado sustancialmente paralelo al eje de bombeo.

13. El aparato de la reivindicación 1 que incluye una configuración de control, operativamente conectada al motor, para controlar al motor.

14. El aparato de la reivindicación 1 en donde: la configuración de control opera el motor en modalidad de movimiento para provocar el movimiento ascendente de la cremallera sobre la porción superior de la corrida de bombeo de la barrena; y la configuración de control opera el motor en modalidad de frenado, durante el movimiento descendente en la porción descendente de la corrida de la barrena de bombeo.

15. El aparato de la reivindicación 14, en donde la configuración de control incluye un elemento de almacenamiento de energía para almacenar energía generada durante la modalidad de frenado de operación del motor.

16. El aparato de la reivindicación 15, en donde la configuración de control está configurado utilizar energía almacenada en el elemento de almacenamiento de energía para ayudar a impulsar el motor durante la modalidad de encendido.

17. El aparato de la reivindicación 16, en donde la configuración de control también incluye un elemento de disipación de energía para disipar energía generada durante la modalidad de operación de frenado del motor, y la configuración de control es selectivamente configurable para operación de uno o el otro, es decir los elementos de almacenamiento de energía y los elementos de disipación de energía.

18. El aparato de la reivindicación 14 en donde: el aparato de bombeo de barrena lineal comprende además, una configuración de control operativamente conectada al motor, para controlar al motor; la configuración de disparador mecánico lineal comprende: una configuración de engranes de cremallera y piñón, con la cremallera dispuesta para operación en una dirección sustancialmente vertical para un movimiento recíproco a lo largo del eje de bombeo; la cremallera se encuentra operativamente conectada en acoplamiento de engranes con el piñón, y el piñón se encuentra operativamente conectado a la salida de rotación del motor , de tal forma que la rotación del motor en una primer dirección es acompañada por un movimiento ascendente sustancialmente vertical de la cremallera alrededor del eje de bombeo, y de tal forma que un movimiento descendente sustancialmente vertical de la cremallera a lo largo del eje de bombeo es acompañada por la rotación del elemento de rotación del motor en una segunda dirección opuesta a la primera dirección; la cremallera también se encuentra operativamente conectada a la barrena de la bomba de barrena de succión para impartir un movimiento ascendente vertical a la barrena de la bomba de barrena de succión a lo largo del eje de bombeo cuando la cremallera se mueve ascendentemente; la cremallera además está operativamente conectada a la barrena de la bomba de barrena de succión de tal forma que la barrena de la bomba de barrena de succión ejerce una fuerza dirigida sustancialmente en forma descendente y vertical, actuando sustancialmente a lo largo del eje de bombeo, durante una porción de la corrida de bombeo; y la configuración de control incluye, configuraciones de sensores para detectar uno o más parámetros de un grupo de parámetros que consiste en: posición lineal de la cremallera a lo largo del eje de bombeo; posición de rotación del piñón sobre el eje del piñón; par de torsión del motor; velocidad del motor; aceleración del motor; y entrada de corriente al motor.

19. El aparato de la reivindicación 18, en donde la configuración de control comprende además un modelo de dinámica de barrena de bombeo para su uso en controlar la operación del motor.

20. El aparato de la reivindicación 18 en donde, la configuración de sensores determina la posición lineal de la cremallera dos veces durante cada ciclo de bombeo, una en la corrida ascendente y una en la corrida descendente.

21. El aparato de la reivindicación 19 en donde la configuración de control se configura para detectar condiciones de falla y aplicar acciones correctivas a la operación del motor.

22. El aparato de la reivindicación 1 , que comprende además un elemento de almacenamiento de energía neumático operativamente conectado para almacenar energía generada durante el movimiento descendente del elemento móvil verticalmente, y utilizando la energía almacenada para ayudar al movimiento vertical ascendente del elemento de movimiento vertical.

23. El aparato de la reivindicación 4, que comprende un elemento de almacenamiento de energía neumático operativamente conectado para almacenar la energía generada durante el movimiento descendente de la cremallera, y liberar la energía almacenada para ayudar al movimiento ascendente de la cremallera.

24. El aparato de la reivindicación 4, que comprende además, un miembro de resorte operativamente posicionado debajo del extremo inferior de la cremallera, y configurado para acoplase y aplicar una fuerza dirigida en forma ascendente al extremo inferior de la cremallera cuando el extremo inferior de la cremallera se ha movido más allá de la posición normal más baja de la cremallera durante la corrida de bombeo.

25. El aparato de la reivindicación 4, que además comprende, un miembro de resorte operativamente conectado y posicionado debajo del extremo inferior de de la cremallera, y configurado para acoplarse y aplicar una fuerza dirigida ascendentemente al extremo inferior de la cremallera durante una porción de cada corrida de bombeo.

26. El aparato de la reivindicación 4, que además comprende, un colector de aceite dispuesto debajo del extremo inferior de la cremallera y configurado para contener el volumen de lubricante en el mismo y para recibir una porción de la cremallera adyacente al extremo inferior de 1 cremallera, para de esta forma aplicar el lubricante a la cremallera.

27. El aparato de la reivindicación 26 en donde, el colector y el volumen de lubricante en el mismo están configurados y posicionados de tal forma que la porción de la cremallera está sumergida en el lubricante durante por lo menos una porción de cada corrida de bombeo.

28. El aparato de la reivindicación 27 en donde: el colector incluye paredes tubulares espaciadas radialmente y que se extiende longitudinalmente conectadas y selladas en los extremos inferiores del mismo, definiendo una cavidad de forma anular entre la misma, para recibir dentro de la cavidad el volumen de lubricante, y terminando en una abertura anular entre los extremos superior de las paredes tubulares interna y externa; la pared tubular interna del colector cuenta con una periferia interna del mismo dispuesta alrededor de la barrena de perforación y una periferia externa de la misma dispuesta dentro de la abertura de la cremallera; y la pared tubular externa del colector cuenta con una periferia interna del mismo dispuesta sobre la cremallera.

29. El aparato de la reivindicación 28 que comprende además, un miembro de resorte operativamente posicionado dentro de la cavidad en el colector, debajo del extremo inferior de la cremallera, y configurada para acoplarse y aplicar una fuerza dirigida en forma ascendente al extremo inferior de la cremallera cuando el extremo inferior de loa cremallera se ha movido más allá de la posición normal más baja de la cremallera durante la corrida de bombeo.

30. El aparato de la reivindicación 28 que comprende, un miembro de resorte operativamente posicionado dentro de la cavidad debajo del extremo inferior de la cremallera, y configurado para acoplarse y aplicar una fuerza dirigida en forma ascendente al extremo inferior de la cremallera durante una porción de cada corrida de bombeo.

31. Un método para operar un aparato de bombeo con barrena lineal incluyendo una configuración de disparador mecánico lineal y un motor reversible, en donde el disparador mecánico lineal cuenta con un miembro móvil sustancialmente vertical adaptado para su conexión a la barrena de la bomba de barrena de succión para impartir y controlar el movimiento vertical de la barrena de la bomba de barrena de succión, y un motor reversible que cuenta con elemento de rotación reversible operativamente conectado al miembro móvil sustancialmente vertical de la configuración de disparador mecánico lineal de forma que se establece una relación fija entre la posición de rotación del elemento giratorio del motor y la posición vertical del miembro móvil verticalmente, el método incluye, operar el motor de forma que imparta un movimiento reciproco sustancialmente vertical al miembro móvil vertical.

32. El método de la reivindicación 31, que comprende además, determinar la operación dinámica de la barrena de bombeo y controlar el motor de cuerdo con la operación dinámica de la barrena de bombeo.

33. El método de la reivindicación 31, que además comprende: operar el motor en modalidad de encendido, para aplicar un par de torsión al elemento giratorio del motor en una primer dirección para promover la rotación de un elemento de rotación en una primer dirección y un movimiento ascendente del miembro de movimiento vertical en una porción ascendente de la corrida de la barrena de bombeo; y operar el motor en modalidad de frenado, para aplicar el par de torsión neto al elemento giratorio en una primer dirección y movimiento ascendente para resistir la rotación del elemento de rotación en dirección opuesta durante el movimiento descendente del miembro móvil verticalmente en una porción descendente de la corrida de la barrena de bombeo.

34. El método de la reivindicación 33, en donde el motor genera energía durante la modalidad de frenado y el método comprende además, extraer por lo menos una porción de energía generada durante la modalidad de frenado.

35. El método de la reivindicación 34 que incluye, utilizar la energía extraída para ayudar a accionar el motor durante por lo menos una de la modalidades de encendido o de frenado.

36. El método de 34, que comprende, disipar la energía generada durante la modalidad de operación del motor.

37. El método de la reivindicación 31 que comprende además, controlar el motor de cuerdo con los valores detectados de uno o más parámetros de un grupo de parámetros que consiste en: posición lineal del miembro móvil verticalmente; posición de rotación del elemento de rotación del motor; par de torsión del motor; velocidad del motor; aceleración del motor; y entrada de corriente al motor.

38. El método de la reivindicación 31 , que comprende: detectar una condición de falla de un grupo de fallas que consiste en, pérdida de corriente al motor, pérdida de control del motor, el no llenado de la bomba, fractura o rompimiento de la barrena, sobrecalentamiento del motor; y tomar acciones correctivas.

39. El método de la reivindicación 38, que comprende, controlar el motor para efectuar la acción correctiva.

40. El método de la reivindicación 38, en donde la acción correctiva tomada es una de un grupo de acciones correctivas que forma un grupo que consiste en: aplicar frenos, cambiar la duración de la corrida de bombeo, cambiar la frecuencia de la corrida de bombeo, estancia en periodo de no bombeo, entrar en modo de operación en donde la barrena de bombeo se baja lentamente a una porción de descanso; y entrar en operación de inicio.

41. El método de la reivindicación 31 , que comprende además, detectar la posición vertical del miembro móvil verticalmente a lo largo del eje de bombeo y controlar el motor de acuerdo con la posición vertical detectada.

42. El método de la reivindicación 41, en donde: el aparato de bombeo de barrena lineal incluye una configuración de sensor de posición que comprende, un sensor estacionario dispuesto adyacente al miembro de movimiento vertical en una posición media de corrida a lo largo del eje de bombeo, una bandera de sensor conectada al miembro de movimiento vertical y dispuesta de tal forma que la bandera está yuxtapuesta con y es detectada, por el sensor durante cada corrida de bombeo; y el método comprende además, detectar la posición del miembro móvil vertical, al detectar la yuxtaposición de la bandera con el sensor durante cada corrida de bombeo.

43. El método de la reivindicación 42 en donde: la configuración de sensor comprende además, una bandera superior de sensor y una bandera inferior de sensor axialmente espaciada una de otra a lo largo de la cremallera para formar un espacio entre la bandera superior e inferior de sensor, estando el espacio sustancialmente centrado y longitudinal del extremo superior a lo largo de la cremallera; la bandera de sensor superior se extiende sustancialmente desde el extremo superior de la cremallera al borde inferior de la bandera superior de sensor definiendo un extremo superior del espacio entre las banderas de sensor superior e inferior; la bandera de sensor inferior se extiende sustancialmente desde el extremo inferior de la cremallera a un borde superior de la bandera inferior de sensor definiendo el extremo inferior del espacio entre las banderas de sensor superior e inferior; y el método además comprende, detectar la posición vertical del miembro móvil verticalmente al detectar la yuxtaposición del sensor con por lo menos una de las banderas de sensor superior e inferior durante cada corrida de bombeo.

44. El método de la reivindicación 43 que comprende además, detectar la salida del sensor que cuenta sustancialmente con una forma de onda cuadrada con un cambio de paso de un primer estado mientras que una o la otra bandera superior o inferior se encuentra en yuxtaposición con el sensor, a un segundo estado cuando el espacio se yuxtapone con el sensor.

45. Un método para extender la vida operativa de un pozo de hidrocarburos que cuenta con un aparato de balancín mecánico operativamente conectado al mismo para impartir un movimiento recíproco sustancialmente vertical a la barrena de la bomba de barrena de succión que cuenta con una corrida de bombeo dispuesta en el pozo, el método comprende: desconectar la barrena del aparto de balancín, y operativamente conectar la barrena al aparato de bombeo de barrena lineal incluyendo un disparador mecánico lineal y un motor reversible; en donde la configuración del disparador mecánico lineal cuenta con miembro de movimiento sustancialmente vertical conectado a la barrena de la bomba de barrena de succión para impartir y controlar el movimiento vertical de la barrena a la bomba de barrena succionadora; y el motor reversible cuenta con un elemento giratorio reversible conectado y en operación con el miembro de movimiento sustancialmente vertical de la configuración de disparador mecánico lineal de tal forma que se establece una relación fija entre la posición de rotación del motor y la corrida de bombeo.

46. El método de la reivindicación 45, que comprende además, operar el aparato de bombeo de barrena lineal a una tasa de corrida más lenta que la tasa de corrida para la bomba de balancín antes de su reemplazo por la bomba de barrena lineal.

47. El método de la reivindicación 45, que comprende además, montar el aparato de bombeo de barrena lineal directamente sobre la cabeza del pozo, para de esta forma evitar la necesidad de una estructura separada de montaje para el aparato de bomba de barra lineal.

48. El método de la reivindicación 45, que comprende, dejar la bomba de balancín en un lugar adyacente al pozo.

49. El método de la reivindicación 46, que comprende además, quitar la bomba de barrena de balancín mientras que se opera el pozo con el aparato de bomba de barra lineal.

50. El método de la reivindicación 48, además comprendiendo montar el aparato de bomba de barra lineal directamente en una entrada de pozo del pozo, para así evitar la necesidad de una estructura de montaje separada para el aparato de bomba de barra lineal.

51. El método para operar un pozo de hidrocarburos, el método comprende: instalar un primer aparato de bomba de barrena lineal en la cabeza o entrada del pozo; operar el pozo durante un periodo de tiempo con el primer aparato de bomba de barrena lineal; quitar el primer aparato de bomba de barrena lineal de la entrada de pozo, sin un desarmado sustancial del primer aparato de bomba de barrena lineal; reemplazar el primer aparato de bomba de barrena lineal con un segundo aparato sustancialmente armado de bomba de barrena lineal; y operar el pozo con un segundo aparato de bombeo de barrena lineal.

52. El método de la reivindicación 51, que incluye, disponer del primer aparato de bomba de barrena lineal.

53. El método de la reivindicación 51 , que comprende, reparar y/o cambiar el primer aparato de bomba de barrena lineal offline, mientras que el pozo es operado con un segundo aparato de bombeo de barrena lineal.