bombeo electrosumergible!!

41
BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE Ana Isabel Salcedo Rodolfo Rincón García Dalgys Lorena Zapata MÉTODOS DE PRODUCCIÓN M.SC. FERNANDO CALVETE 1

Upload: tatisturca

Post on 27-Jul-2015

305 views

Category:

Science


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Bombeo electrosumergible!!

1

BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

Ana Isabel SalcedoRodolfo Rincón GarcíaDalgys Lorena Zapata

MÉTODOS DE PRODUCCIÓNM.SC. FERNANDO CALVETE

Page 2: Bombeo electrosumergible!!

2

INTRODUCCION

Emplea energía eléctrica

convertida en energía

mecánica para levantar el

fluido.

Ha demostrado que es

un sistema

eficiente.

Son Bombas

Centrifugas multi-

etapas.

INTRODUCCION

Page 3: Bombeo electrosumergible!!

3

Inventor: Armais Arutunoff 1910 Hace sus primeros experimentos en Bakú. 1919 Viaja a Alemania a adquirir mas conocimientos y desarrollar sus ideas. 1923 Se estable en Estados Unidos. 1926 Fue emitida la patente que recibió en EEUU y se realiza la primera instalación exitosa de un equipo ESP en Kansas en el campo El Dorado. 1928 Se traslada a Oklahoma creando la Bart Manufacturing Co., luego, 1930 Reorganizada como REDA Co.

Actualmente Actualmente esta técnica se implementa en importantes campos en Colombia como Caño Limón y Cantagallo.

INTRODUCCION

Page 4: Bombeo electrosumergible!!

4

Se cree que hoy aproximadamente el 10% de todo el petróleo del mundo es producido con ESP.

Fuente: Schlumberger de artificial lift

INTRODUCCION

Page 5: Bombeo electrosumergible!!

5

100-10000 BPD Max:

15000 BPD

Manejan grandes

volúmenes.

Hasta 400ºF

Alto índice de productivida

d

Alto GLR y Bajo GOR

Pozos: Horizontales, verticales

y desviados.

GENERALIDADES

Page 6: Bombeo electrosumergible!!

6

PRINCIPIO FÍSICO

Page 7: Bombeo electrosumergible!!

7

Energía CinéticaImpulsor

Difusor Energía de Flujo (Presión)

Descarga de la Bomba! Presión Acumulada de las etapas de la

bomba…

Energ í a=Pdiná mica+Pest á tica=cte

PRINCIPIO FISICO

Page 8: Bombeo electrosumergible!!

8Fuente: Schlumberger-Artifical Lift

PRINCIPIO FISICO

Page 9: Bombeo electrosumergible!!

9

DESCARGA DE LA BOMBA

Presión de Altura de Pozo

Presión Hidrostática neta

Caídas de Presión por fricción

Perdidas de presión en el trayecto de flujo a la rata de producción actual.

La presión en términos de altura equivalente se calcula con la siguiente relación:

∆ h𝑓𝑟=0.2083( 100𝐶 )1.85 𝑞1.85

𝐼𝐷4.86

Las perdidas por fricción también se pueden calcular por medio del grafico de Hazen-Williams para varios diámetros de tubing y casing API5

PRINCIPIO FISICO

Page 10: Bombeo electrosumergible!!

10

PRINCIPIO FISICO

Page 11: Bombeo electrosumergible!!

11

RENDIMIENTO DE LA BOMBA

Altura desarrollada por

la bomba

Pérdidas hidráulicas

Pérdidas de choque

Pérdidas de fuga

Potencia Requerida y Potencia Consumida Eficiencia

Se calculan ciertas variables y se grafican para saber su relación con la tasa de flujo.

020

0040

000

5

10

15

20

25

30

Curva teórica

Pérdidas Hidráu-licas

Pérdidas de choque

Curva H-Q

Tasa de flujo BPD

Alt

ura

de

sa

rro

llad

a f

t

0 1000 2000 3000 40000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Potencia requerida

Pérdidas en el cojine-te

Pérdidas de fricción en el disco

Pérdidas por fuga

Pérdidas por fricción

Potencia consumida

Tasa de flujo BPD

Po

ten

cia

HP

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

10

20

30

40

50

60

70

Eficiencia

Tasa de flujo BPD

Efi

cien

cia

%

PRINCIPIO FISICO

Page 12: Bombeo electrosumergible!!

12

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 13: Bombeo electrosumergible!!

13

BES

Superficie

Cabezal

Cable de superficie

Tablero de Control

Transformador

Fondo

Motor Eléctrico

Protector

Sección de Entrada

Bomba Centrífuga

Cable conductor

Otros

Sensores de P y T

Dispositivos de

control

Separador de Gas

Válvula de drenaje

Válvula de contrapresi

ón

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 14: Bombeo electrosumergible!!

14

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 15: Bombeo electrosumergible!!

15

MOTOR

• La profundidad de colocación del aparejo es un factor determinante en la selección del voltaje en el cable.

V x I x 1.73 x FP

POTENCIA (HP) = ______________ 746

 V = Voltios en el borne del motorI = Intensidad de corriente en amperios.FP = Factor de potencia.

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 16: Bombeo electrosumergible!!

16

PROTECTOR O SELLO

Conecta la carcasa de la bomba con el

motor.

Evita contaminación

del aceite lubricante con el

fluido.

Aloja un cojinete que absorbe el

empuje axial.

Proveer un sello y equilibrar las

presiones interna y externa.

Transmitir el torque del

motor hacia la bomba, a través

del eje del protector.

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 17: Bombeo electrosumergible!!

17SEPARADOR DE GAS

Reduce los efectos en

la disminució

n de la capacidad de carga.

Evita cavitación

.

Desvía el gas hacia el anular.

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 18: Bombeo electrosumergible!!

18

BOMBA ELECTROSUMERGI

BLEEl tamaño de etapa El volumen que

se produzca

La presión que la bomba genera Del numero

de etapas

Del numero de etapas Potencia Requerida

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 19: Bombeo electrosumergible!!

19

TIPOS DE BOMBAS

Impulsores Flotantes

Se mueven axialmente a lo largo de la flecha y pueden descansar en empuje ascendente o descendente, estos empujes los absorbe un cojinete en la sección sellante.

Impulsores Fijos

No pueden moverse y el empuje desarrollado por los impulsores los amortigua un cojinete en la sección sellante.

La presión desarrollada por una bomba centrifuga sumergible, depende de la velocidad periférica del impulsor y es independiente del peso del liquido bombeado.

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 20: Bombeo electrosumergible!!

20

CABLE CONDUCTOR

• El tamaño del cable es determinado por el amperaje, el voltaje del motor y el espacio disponible entre las tuberías de producción y revestimiento.

• La resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor.

CONDUCTOR ARMADURA METALICA

CHAQUETA AISLAMIENTO

BARRERA PROTECTORA

R = ß x L x Aß = Resistencia especifica del conductorL = LongitudA = Área seccional.

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 21: Bombeo electrosumergible!!

21

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Page 22: Bombeo electrosumergible!!

22

DISEÑO “EJEMPLO”

DISEÑO

Page 23: Bombeo electrosumergible!!

23

Parámetros de

Diseño

Capacidad de

producciónCálculos de

Gas

Cabeza Dinámica

Total

Selección de Bomba

Electro Sumergible

.Tamaño

optimo de los

componentes.

Selección del Cable Eléctrico

Profundidad de la Bomba.

Fuentes de energía

disponibles.

Capacidad del Equipo Eléctrico.

DISEÑO

Page 24: Bombeo electrosumergible!!

24

EJEMPLODatos del Pozo - Diámetro del casing: 7’’, 23 Lpp- Diámetro del tubing: 2 7/8’’, 6,5 lpp- Intervalos perforados (MPP): 7500ft, TVD- Profundidad de pozo (TVD):

Condiciones del fluido del pozo - Gravedad específica del gas: 0,67- Gravedad específica del agua:1,07- Grados API del aceite: 35º- Presión de burbuja:630 psi- Viscosidad del aceite. - Factor de compresibilidad del gas: 0,88- Factor volumétrico del aceite: 1,05 Bb/STB- Factor volumétrico del agua: 1 Bb/STB

Datos de producción - Presión en cabeza de pozo: 200 psi- Rata de producción: 1900 BPD- Nivel estático de fluido y/o presión estática

de fondo de pozo: 2750 psi- Temperatura de fondo de pozo (BHT): 210ºF- Relación Gas – Petróleo (GOR): 110 scf/STB- Corte de agua (Wc):50%- Posibles problemas- Corrosión- Escamas- Producción de arena.

DISEÑO

Page 25: Bombeo electrosumergible!!

25

TDH = Hd + Ft + Pd

 Donde:Hd = distancia vertical en pies (metros) entre la cabeza del pozo. FT = Cabeza requerida para superar la pérdida por fricción en la tubería, medida en pies.Pd = la cabeza requerida para superar la fricción en la tubería de superficie, las válvulas y conexiones.

CABEZA DINAMICA TOTAL

TDH = 4283 ft + 350ft + 481,25TDH = 5114,25 ft

DISEÑO

Page 26: Bombeo electrosumergible!!

26

Gas libre <10%

Calculo de numero de etapas, tamaño optimo del motor y analizar las limitaciones:

TDH: Carga dinámica total [m].Elevación por etapas [m/etapa]

Potencia requerida en la bomba:

% Gas Libre = 1,95

Total etapas T= 120Total etapas R =131

HP = 153,27 HP

DISEÑO

Page 27: Bombeo electrosumergible!!

27

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

500

1000

1500

2000

2500

3000

---- A la profundidad de la Bomba --- Yacimiento

Pwf Qo2750 02250 7501750 15001250 2250

750 3000250 3750

0 4125

Pwf Qo2550 02000 8251450 1650

900 2475350 3300

0 3825

DISEÑO

IPR

Page 28: Bombeo electrosumergible!!

28

SELECCIÓN DE LA BOMBA

La bomba seleccionada deberá ser aquella en que el caudal teórico a extraer (2310 BPD) se encuentre entre los limites óptimos de trabajo de la misma y cerca de la máxima eficiencia.

Para este caso seleccionaremos una bomba:REDA GN 2500, 131 etapas, CR, CT, RA, ES

De las curvas de performance de la bomba se obtiene:

EPE( Elevación por etapa)=42,5 ft/EtapaHP/etapa=1,71Eficiencia Energética= 61,97%

DISEÑO

Page 29: Bombeo electrosumergible!!

29

SELECCIÓN DEL CABLE

La selección del mismo se realiza teniendo en cuenta la corriente máxima consumida y que la caída de voltaje sea inferior a aproximadamente 10 volt/100m.

Para una corriente de 65 A y caída de 19,2 V/1000 ft seleccionamos un Cable #2. Resistente a la corrosión (Redalead ELB); Armadura Monel; 4KV; 2/7; con capilar para inyección de química en fondo; Longitud 7000 pies.

DISEÑO

Page 30: Bombeo electrosumergible!!

30

SELECCIÓN DEL TABLERO Y DEL TRANSFORMADOR

Potencia disponible es de 13,8 KV

De 13800V @ 480V

KVA@sup = (1732*(Vsup)*Amotor)/1000KVA@sup = (1732*2026,5*65)/1000KVA@sup = 228,14 KVA

Fuente: SCHLUMBERGER-WCP-Artificial Lift System

VSD: 260 KVA

DISEÑO

Page 31: Bombeo electrosumergible!!

31

ANALISIS FINANCIERO

Page 32: Bombeo electrosumergible!!

32

A continuación se muestran los resultados de la instalación de un sistema de levantamiento artificial.

Por otra parte tenemos:Precio del barril: 60 USD/BarrilLifting Cost: 10 USD/Barril

PARAMETROS

Capacidad (BPD) 2130

BHP (HP) 184

Carga (Ft) 5114,25

Eficiencia (%) 62

ANALISIS FINANCIERO

Page 33: Bombeo electrosumergible!!

33

Tiempo [mes]

Qp (BFPD) Qo(STB/D) Qg (KSCF/D) Qw(BLS/D) Ingresos EgresosFlujo de caja

aculativo0 2310 1155 110,88 1155 2079000 367955,28 1711044,72

1 2292,632895 1146,316448 110,0463791146,31644

82063369,60

6 365188,90861698180,69

7

2 2275,396361 1137,69818109,219025

3 1137,698182047856,72

5 362443,33551685413,38

9

3 2258,289414 1129,144707108,397891

91129,14470

72032460,47

3 359718,40421672742,06

8

4 2241,311081 1120,655541107,582931

91120,65554

12017179,97

3 357013,95951660166,01

4

5 2224,460396 1112,230198 106,7740991112,23019

82002014,35

6 354329,84751647684,50

9

6 2207,736397 1103,868199105,971347

11103,86819

91986962,75

8 351665,91531635296,84

2

7 2191,138134 1095,569067105,174630

41095,56906

7 1972024,32 349022,0111623002,30

9

8 2174,66466 1087,33233104,383903

7 1087,332331957198,19

4 346397,98431610800,20

9

9 2158,315037 1079,157518103,599121

81079,15751

81942483,53

3 343793,68561598689,84

8

10 2142,088334 1071,044167 102,820241071,04416

71927879,50

1 341208,96661586670,53

4

11 2125,983628 1062,991814102,047214

11062,99181

41913385,26

5 338643,68011574741,58

5

TOTAL 26602,01634 13301,008171276,89678

413301,0081

7 23941814,7 4237381,97819704432,7

20 2 4 6 8 10 12 142000

2100

2200

2300

2400

Qp

Qp

Page 34: Bombeo electrosumergible!!

34

INVERSIONES = WORKOVER + INSTALACION + EQUIPO + TUBERIAINVERSIONES = 40.000 + 50.000 + 670.000 + 60.000INVERSIONES = 820.000 U$D

GANANCIAS NETAS = (QP*U$D*t)GANANCIAS NETAS = ((2310/2)*60*360) GANANCIAS NETAS = 23’941.814,7 U$D

COSTOS = (QP*U$DLc*t)COSTOS = ((2310/2)*10*360)COSTOS = 4’237.381,978 U$D

RENTABILIDAD DEL S.L.A ES:RENTABILIDAD = ( 23’941.814,U$D – 4’23.381,98U$D - 820.000 U$D)RENTABILIDAD = 19’622.432,72 U$D

ANALISIS FINANCIERO

Page 35: Bombeo electrosumergible!!

35

• Valor presente neto:

Rt: Flujos de efectivo (Ganancias netas – LC)t = periodo de tiempo que va desde 1 hasta ni = interés, en este caso anual (12%)

PAY-BACK

• Pay-Back:

ANALISIS FINANCIERO

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

-5000000

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

TR (Pay Back)

TIR207,91%

VAN11.092.152,08

USD

Page 36: Bombeo electrosumergible!!

36

FLUIDOS DEL POZO TEMPERATURA

Factores que afectan

el funcionami

ento del sistema

PROBLEMAS Y SOLUCIONES

Page 37: Bombeo electrosumergible!!

37

ABRASION

Golpe de ariete

Cavitacion

PROBLEMAS Y SOLUCIONES

Page 38: Bombeo electrosumergible!!

38

VENTAJAS • Capacidad para altos volúmenes y

grandes profundidades.• Los costos de levantamiento para

grandes volúmenes son bajas.• Usado en pozos verticales y

desviados.• Se facilita el monitoreo de

presiones y temperaturas de fondo del pozo.

• Poco mantenimiento.• Alta resistencia a los ambientes

corrosivos en el fondo.• Poco impacto en zonas urbanas.

DESVENTAJAS • Es imprescindible la corriente

eléctrica.• Costo Inicial alto.• No es aplicable a

completamientos múltiples.• Los cables se deterioran al estar

expuestos a altas temperaturas.• No es recomendable usar cuando

hay alta producción de sólidos.• Con la presencia de gas libre en

la bomba, no puede funcionar.• Cualquier daño en la unidad se

debe hacer well service.

Page 39: Bombeo electrosumergible!!

39

CONCLUSIONES

• ESP ofrece una buena alternativa a la hora de producir un yacimiento, ya que es capaz de extraer grandes volúmenes a bajos costos permitiendo ser utilizado tanto en pozos verticales y horizontales.

• Es necesario el análisis de la mayor parte de datos de diseño, debido a que estos pueden presentar una gran ventaja para evitar problemas y obtener los mayores beneficios, además de garantizar un excelente funcionamiento del equipo.

• Se deben conocer las condiciones extremas de abrasión, corrosión o fluidos con muy baja lubricidad para determinar los materiales especiales a usar.

Page 40: Bombeo electrosumergible!!

40

BIBLIOGRAFIA

• REDA – Basic equipment Selection and Catalog

• Centrilift Web Site www.centrilift.com• ESP – Catalog• Petroleum Engineering Handbook. Bradley• Schlumberger Artificial Lift Systems

Page 41: Bombeo electrosumergible!!

41

GRACIAS