bombeo electrosumergible
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Bombeo Electrocentrífugo Sumergido
(BEC o BES)
OCTUBRE 2010
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10/27/2010
Bombeo Electrocentrífugo Sumergido
• Que es el bombeo electrocentrífugo sumergido?
• REDA (Russian Electrical Dynamo Arutunoff) fue
establecido en 1930 por Armais Arutunoff, el
inventor del motor sumergible.
• Para el año 2000 se encontraban operando más
de 14,000 sistemas BEC de REDA en 115
paises.
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METODOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL
BOMBA SUBSUPERFICIAL
SIN BOMBASUBSUPERFICIAL
BNC, BNICON SARTA
DE VARILLASSIN SARTA
DE VARILLAS
BOMBEOMECANICO
PCP
BEC
BH TIPO PISTÓN
BH TIPOJET
“ PLUNGERLIFT “
PCP-BEC
Clasificación de los métodos de levantamiento artificial
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Bombeo Electrocentrífugo
Esta compuesto de dos partes:
– Equipo subsuperficial o de fondo
– Equipo superficial
T.P.
Cable Redondo
Protector de cable
Bomba
Separador
Centralizador
Cable Plano
Motor
EmpalmeCable de Potencia
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TR 9 5/8" 53.5 #/ft 3050 m
TR 30" 170 m
TR 13 3/8" 1529 m
TR 20" 549 m
BL 5" 4045 m
TR 5" 18 #/ft
4875 m
4905 m
PI: 4925.0 m
PT: 5026.0 m
TR 7 5/8" 39 #/ft
4328 m
BL 7 5/8" 2583 m
INICIA DESVIACION DEL
POZO A 3250 m
4890 m
1816.23 m
TP 3 1/2" 10.3 #/ft M-VAM
TP 4 1/2" 12.6 #/ft M-VAM
VALVULA DE PIE
EMPACADOR
VALVULA DE SEGURIDAD
VALVULA DE VENTEO
Equipo Subsuperficial
Equipo
B.E.C.
Guía
Motor
Protector
Bomba
Descarga
Entrada (Intake)
Separador de gas
Sensor
Cable de
poder
Mufa
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Equipo Subsuperficial
Bomba centrifuga de etapas múltiples. Intake y/o separador de gas. Protectores. Motor eléctrico, que se encuentra en la parte inferior y provee la potencia
necesaria para mover la bomba. Cable de potencia.
Los ejes de todos los equipos están interconectados entre si.El BEC es suspendido de la tubería de producción
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Condiciones de operación del BEC
• Bombas electrosumergibles para pozos con
TR’s de 4.5” y gastos de 100 bpd hasta TR’s de
13 3/8” y gastos de 100,000 bpd.
• Pueden ser instalados en diversos ambientes de
trabajo:
1. Temperaturas de 10°C (50°F) hasta 288 °C
(550°F) .
2. Fluidos con cantidades considerables de solidos
(sistemas resistentes a la abrasión).
3. Ambientes muy severos (metalurgía especial).
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Condiciones de operación del BEC
• Las potencias de los motores BEC cubren un
rango entre 7.5 HP y 1170 HP @ 60 Hz con
motores de 3.75” OD hasta 7.38” OD
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Condiciones de operación del BEC
• Los equipos sumergibles REDA estan
disponibles en tres rangos de temperatura hasta
550°F. La línea HOTLINE se usa para las
aplicaciones geotérmicas o para las
aplicaciones de muy bajo caudal.
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Instalación Estándar del BEC
• La succión de la bomba
se deja por encima de
las perforaciones, de tal
forma que el fluido
producido pasa
mojando la superficie
externa del motor
removiendo el calor
generado.
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Instalación con camisa de fluido para el sistema BEC
• Cuelga desde el Intake
hacia bajo.
• Su finalidad es de forzar al
fluido a pasar mojando la
superficie exterior del motor
para remover el calor
generado.
• Gastos bajos
• TRs muy grandes
• Cuando esta la unidad a la
prof. de los disparos o por
debajo.
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Guía o Centralizador
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Sensor de Fondo DMST
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Motores del BEC
Los principios básicos de diseño y operación de losmotores de los equipos BEC son los mismos que losmotores eléctricos normales de superficie.
1. Son de inducción
2. Trifásico
3. Tipo jaula de ardilla
4. Con dos polos de inducción
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Motores del BEC• El motor de inducción tiene un rotor que es un
electroimán que girara para tratar de alcanzar el campodel estator. Si hay un eje conectado al rotor se obtendráun trabajo útil.
• Tiene barras de conducción en todo su largo, incrustadasen ranuras a distancias uniformes alrededor de laperifería.
• El motor es llamado de jaula de ardilla a causa de suparecido del rotor con ésta.
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Características-motores del BEC• Debe contar con una geometria adecuada, por
estar instalada dentro de la TR.
• Existen diferencias en el diseño y construcciónpor el ambiente en que operan.
• Son llenados completamente con un aceitemineral altamente refinado o con aceite sintéticopara lubricar su interior entre otras funciones.
• El calor es transferido al fluido del pozo.
• Puede utilizar corriente alterna de 60 Hz o 50 Hz.
• Su comportamiento esta en función a la cargaque esta sometido.
• Cada tipo de motor tiene sus curvas derendimiento de velocidad, factor de potencia,eficiencia y amperaje en función del porcentajede la carga.
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Llenado de aceite del motor
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Curvas de rendimiento de motor
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Altura Dinámica Total (TDH)
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Motores de bombeo electrocentrifugo sumergido.
• Los motores BEC tienenun diámetro pequeñopara poderse instalar enel pozo.
• Esta restricción limitaprecisamente lasopciones del diseño delmotor y para obteneraltos HP es necesarioaumentar la longitud delmotor.
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Motor
Laminaciones del Estator
Laminaciones de Bronce
Devanado del Motor
Cojinete
Aceite
Rotor
Cojinete del Rotor
Conexión de la mufa
Cojinete
Eje Hueco
Rosca 2 3/8" EUE
Tipo Caja
Válvula de Llenado
Válvula de Llenado
Cojinete Empuje Axial
Guías para Conectar
en serie con otro
motor
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Combinaciones Tandem
• Los motores se proporcionan como:
– Sección unica (Con la cabeza y la base)
– Tandem
• Tandem superior (Con cabeza, sin base)
• Tandem centro (Sin cabeza, sin base)
• Tandem bajo (Sin cabeza, con base)
• Las combinaciones Tandem se usan para alcanzar HPmás altos.
• Cuando se usan motores Tandem, se añaden HP yvoltaje, pero la corriente sigue siendo la misma.
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Combinaciones Tandem
SimpleSuperior
Centro Fondo
Cabeza
Base
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Motores Eléctricos.
• Los motores usados en el BECson de:
– Tres fases.
– Rotor.
– Tipo inducción.
– Operan ligeramente pordebajo de 3600 rpm a 60 Hz
– El voltaje puede variar de 220a 5000 volts
– La corriente electrica varia de10 a 200 ampers
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Motores eléctricos.
• El calor generado por el motor es tranferido por el aceite dielectrico
hacia la carcaza del motor. Los fluidos producidos enfrían la carcasa
del motor.
• En un uso normal, el motor se coloca por arriba de los disparos y los
fluidos pasan a lo largo del motor para enfriarlo.
• En algunas instalaciones (colocación del motor por debajo de los
disparos o colocación de la bomba debajo del motor), se requiere el
uso de una cubierta para forzar a los fluidos a enfríar al motor.
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Serie de los MotoresSerie
Diámetro
Tipo
Rango(HP)
Sección
Simple
Rango
(HP)
TANDEM
Máx
(HP)
TANDEM
Máx,
Secc.
TANDEM
375
456
540
562
738
3.75"
4.56"
5.40”
5.62”
7.38”
SK
SX
SK
SX
MK
MX
PK
PX
SK
SX
MK
MX
PK
PX
Dominator
SX
7.5 - 25.5
7.5 - 25.5
12.5 - 150
12.5 - 150
10 - 120
10 - 120
10 - 120
10 - 120
25 - 250
25 - 250
20 - 200
20 - 225
20 - 200
20 - 225
30 - 450
200 - 340
30 - 127
30 - 127
175 - 300
175 - 300
140 - 240
140 - 240
140 - 240
140 - 240
300 - 750
300 - 750
240 - 600
240 - 600
240 - 600
240 - 600
300 - 1170
400 - 999
127
127
300
300
240
240
240
240
750
750
600
600
600
600
1170
999
5
5
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
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Mufa (Pothead)
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Sección de entrada o intake
• Cantidad de gas libre a la
entrada de la bomba
• Se determina el uso de:
1. Una sección de entrada
simple (intake) o
2. Separador de gas
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INTAKE
SEPARADORES DE GAS
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TAREA 17 - Resumen artículo
Gas Separator Performance for Submersible Pump Operation.
James F. Lea, SPE Amoco Production Co.
1982
EQUIPO No. 5 – 26 Octubre 2010
TAREA 18 - Resumen artículo
Submersible Pumping-Long Beach
Unit of East Wilmington Field:
A 17-Year Review
D.H. Allis, SPE, THUMS Long Beach Co.
1984
EQUIPO No. 6 – 26 Octubre 2010
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Separador de gas
• Son también secciones de
entrada (intake).
• Cuentan con algunos
componentes adicionales
diseñados para evitar el paso
de gas libre hacia la bomba.
• Reda fabrica 3 tipos de
separadores: Estático,
Dinámico y VORTEX
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Separador Estático oSeparador de Flujo Inverso
• La separación del gas se lleva a cabo por
medio de la inversión de la dirección del
flujo en la sección de entrada del BEC.
• Se disminuye la cantidad de gas arrastrada
por el liquido.
• Parte del gas se va por el espacio anular y el
resto pasa a la bomba.
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Separador Dinámico o Rotativo
• Cuenta con cuatro secciones: Succión,
Cámara de incremento de presión, Cámara
de separación y By-pass.
• La separación se realiza por centrifugación,
“Tecnología antigua”.
• Tiene la desventaja de que las cámaras de
presión y de separación tienen una longitud
considerable.
• Se han desarrollado mejoras a este tipo de
separadores.
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Separador VORTEX
• Es un separador dinámico.
• Utiliza el efecto de remolino (vortex) que
se genera en el fluido al pasar por los
puertos de entrada, inductor, propulsor y by-
pass de descarga.
• Mejor rendimiento y durabilidad en fluidos
severamente abrasivos.
• Presenta mejor eficiencia de separación.
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Separador VORTEX
Separación en base a la diferencia de densidades
Paso por los puertos de entrada, inductor, propulsor y by-pass de descarga
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Eficiencia de Separación
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Manejador avanzado de gas (AGH) de REDA
Permite instalar equipos BEC en pozos con
alta RGA.
Se mejora la eficiencia total del sistema.
Es una bomba centrifuga de etapas
múltiples altamente modificada.
Reduce el tamaño de las burbujas de gas,
cambiando su relación con el liquido.
Para pozos con 20 o 30% de gas libre o
más.
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Manejador avanzado de gas (AGH) de REDA
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Bomba Sumergible
• Son bombas centrífugas de etapas
múltiples.
El tipo o geometría de la etapa
determina el volumen de fluido que la
bomba puede manejar.
El número de etapas determina el
levantamiento total generado (TDH).
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Altura Dinámica Total (TDH)
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Etapa de una bomba
UPTHRUST WASHER CUBO
FALDON SUPERIOR
VANO
Camisa del Impulsor
UPTHRUST WASHERAnillo de la
DOWNTHRUST WASHER
I.D. de la Camisa del Difusor
Impulsor rotatorio
Difusor estacionario
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Bomba Centrífuga
Impulsor
Rotatorio
Up
Thrust
Washers
Down
Thrust
Washers
Difusor
Estacion
ario
Arandela de empuje hacia arriba
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Tipos de diseño del impulsor.
La variable más importante que afecta el
funcionamiento de las bombas es el tamaño del
impulsor.
El diseño de la geometría del impulsor,
determina el tipo de fluido a manejar.
Bomba Centrífuga
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Bombas más grandes proporcionan:
• Mayor eficiencia.
• Menor costo
• Mejores para gas y fluidos viscosos.
• Maneja HP más grandes.
• Un empuje más grande.
Bomba Centrífuga
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• De una forma muy general el diseño del impulsor
se puede clasificar como:
• Radial (Bajo q, Alto H)
• Mixto (Alto q, Bajo H)
Tipos de diseño del impulsor.
Bomba Centrífuga
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Tipos de diseño del impulsor.
Impulsor radial.
Impulsor mixto.
Mejores para gasy fluidos viscosos.
Bomba Centrífuga
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10/27/2010
Tipos de diseño del impulsor.
Bomba radial.
Bomba para flujo mixto.
Mejores para gas yfluidos viscosos.
Bomba Centrífuga
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10/27/2010
Selección de la bomba
La selección de la bomba para su aplicación depende de
varios factores:
• Tamaño de la TR : Determina el tamaño máximo de la
bomba.
• Frecuencia de la corriente eléctrica disponible: Determina
la velocidad de rotación del motor.
• Gasto deseado: Determina la selección de la bomba para un
gasto optimo en un rango de eficiencia más alta.
• Condiciones especiales: Pozos gasificados, fluidos viscosos,
corrosivos, abrasivos – pueden requerir equipo especial.
Bomba Centrífuga
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Selección de la bomba• Para ciertas condiciones, varias bombas pueden hacer el
trabajo.
• ¿Como se selecciona una bomba en especifico?
• Se pueden clasificar todos los tamaños y comparar
resultados y costos.
• Algunas directrices ayudan a reducir la cantidad de
trabajo en la selección.
• Primero se seleccionan las posibles candidatas del
catalogo.
Bomba Centrífuga
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Nomenclatura de bombas - REDA.
Las bombas REDA siguen la nomenclatura siguiente:
• El primer símbolo (una letra) designa la serie a la que
pertenece la bomba.
• Los números siguientes a la(s) letra(s) designan el gasto de
flujo en BPD a 60 Hz, formando el modelo de la bomba.
• Los impulsores pueden ser de plástico de Viton N o
impulsores de aleación resistente Ni.
• Ejemplo: DXX400
Bomba Centrífuga
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Nomenclatura de bombas - REDA.
Bomba Centrífuga
95800
59000
32500
25000
24000
11000
12000
5200
2000
Máx.Min.
5340013 5/81125P
2400011 ¾950N
1200010 ¾862M
65008 5/8675J
92007562H
16007538S
10006 5/8540G
1005 ½400D
2004 ½338A
Rango de operación BPDTR mínima (pg)
Diámetro exterior (pg)
Serie
95800
59000
32500
25000
24000
11000
12000
5200
2000
Máx.Min.
5340013 5/81125P
2400011 ¾950N
1200010 ¾862M
65008 5/8675J
92007562H
16007538S
10006 5/8540G
1005 ½400D
2004 ½338A
Rango de operación BPDTR mínima (pg)
Diámetro exterior (pg)
Serie Serie
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Bombas REDA
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Bombas REDA
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10/27/2010
Selección de la bomba – 3500 rpm
Bomba Centrífuga
15509501200
15008001150
1150700925
850450650
575350470
530180400
4601803205 ½ - 17 lb/ft400
17009501250
13007001000
9505508004 1/2 – 9.5 lb/ft
338
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
15509501200
15008001150
1150700925
850450650
575350470
530180400
4601803205 ½ - 17 lb/ft400
17009501250
13007001000
9505508004 1/2 – 9.5 lb/ft
338
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
EJEMPLO:
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Selección de la bomba – 3500 rpm
470022003500
360022003000
300015002200
220013001700
160080012006 5/8 – 26 Ib/ft
513
680036005600
520030004300
350018002700
280015002200
2100120016005 ½ - 17 lb/ft400
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
470022003500
360022003000
300015002200
220013001700
160080012006 5/8 – 26 Ib/ft
513
680036005600
520030004300
350018002700
280015002200
2100120016005 ½ - 17 lb/ft400
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
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Selección de la bomba – 3500 rpm
Seleccionar las bombas posibles para ser usadas con un gasto de 2200 BPD enun pozo con una TR de 6 5/8 (pg). La energía eléctrica está disponible sólo a60 hz (3500rpm)
187501125015000
145009500120007 – 23 lb/ft562
1030044008200
810036506100
5600250041006 5/8 -26 lb/ft
513
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
187501125015000
145009500120007 – 23 lb/ft562
1030044008200
810036506100
5600250041006 5/8 -26 lb/ft
513
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
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Selección de la bomba – 3500 rpm
•Se puede elegir las bombas series 513 en vez de las bombas series 400, yaque tienen un mayor rango de operación (bombas mas grandes).•La opción está entre las bombas series 513 con un Q de 1700 y 2200 BPD.•La mejor opción es elegir la bomba de un Q de 2200 BPD, ya que el gastodeseado esta casi a la mitad del rango de operación.
300015002200
2200130017006 5/8 – 26 Ib/ft513
350018002700
280015002200
2100120016005 ½ - 17 lb/ft400
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
300015002200
2200130017006 5/8 – 26 Ib/ft513
350018002700
280015002200
2100120016005 ½ - 17 lb/ft400
Máximo rango de operación BPD
Mínimo rango de operación BPD
Q (BPD)
Mínimo tamaño de TR
Series de la bomba
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Graficas de operación de la bomba
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Descarga de la bomba
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Protector
• Esta ubicado entre el motor y el
intake.
• Es una pieza vital en el sistema
BEC, si no es seleccionado
apropiadamente puede reducir
la vida útil del equipo.
• Evita el ingreso del fluido del
pozo al motor.
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Funciones Principales del Protector
• Proveer un sello y equilibrar las presiones
internas y externas para evitar que el aceite del
motor sea contaminado por el fluido del pozo,
actuando también como un recipiente del aceite
para el motor.
• Soportar la carga axial (empuje) desarrollada por
la bomba.
• Transmitir el Torque desarrollado en el motor
hacia la bomba, a través del eje del protector
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Cable de Potencia
63 Initials
10/27/2010
• La función del cable de potencia es:
– Transmitir la energía eléctrica desde la superficie a la
mufa del motor.
– Transmitir señales del fondo del pozo a la superficie
(usualmente presión y temperatura).
• El cable de potencia consiste de tres fases de conductores
aislados individualmente. Los conductores se cubren con un
material protector y finalmente se protejen del daño químico,
abrasivo y mecánico con una cubierta y un blindaje.
Cable de Potencia
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Conductores
Aislamiento
Cubierta
Blindaje
Cable de Potencia
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1 Blindaje
2 Barrera de la cinta de alta temperatura
3 Cubierta
4 Aislammiento
5 Conductor
1 Blindaje.
2 Cubierta
3 Barrera de la cinta de alta temperatura.
4 Aislamiento
5 Conductor
Cable de Potencia
66 Initials
10/27/2010
• Las caracteristicas más importantes del cable de potencia son:
– Capacidad de aislamiento.
– Dimensiones externas.
– Pérdidas de voltaje.
– Tolerancia a la temperatura.
– Costo (Generalmente el cable es lo más caro en todo el
sistema).
• La correcta selección del cable es un problema muy interesante
para la optimización.
• No se debe de subestimar la importancia de la selección del cable.
Cable de Potencia
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• Dimensiones externas:
– Sí el cable seleccionado no cabe en el pozo no es el
adecuado, se tienen dos opciones:
• Reducir el tamaño del conductor. Esto aumentará la
pérdida de voltaje en el cable.
• Cambiar la geometría de redondo a plano o a uno
paralelo.
Cable de Potencia
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– Siempre que sea posible se debe intentar desplegar el
cable redondo directamente a la mufa.
Cable de Potencia
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Pérdidas de voltaje
• La pérdidas de voltaje en el cable son función del tamaño del
conductor, del flujo de corriente, la longitud del cable y de la
temperatura.
F
ftc
t VL
CV 68
10001000
Caída de voltaje (volts)Longitud del cable (ft)
Factor de corrección por temperatura
Caída de voltaje para 1000 ft a 68 oF
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F68
ft1000
o
VCable de potencia – pérdidas de voltaje
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80 100 120
Corriente (amperes)
Caíd
a d
e v
olt
aje
a 6
8 o
F (
vo
lts/1
000 f
t)
#6
#4
#2
#1
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– El cable de mayor calibre es mejor porque en éste se
tendrán menores perdidas de voltaje lo que se traduce en
mayor eficiencia del sistema.
– Cables de mayor calibre contribuyen a la mayor eficencia
del sistema pero por otro lado, se debe considerar
tambien que los cables de mayor calibre son mas costosos.
Por lo tanto se busca un punto de equilibrio entre costo
inicial y costo de operación.
Cable de Potencia
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Cable de PotenciaComponente Abreviación Descripción del material
Aislamiento
Barrera
Chaqueta
Armadura
1) PPE, P
2) E
3) K
4) T
1) S
2) TB
3) F
4) TB
5) L
1) PE
2) O
3) E
1) G
2) HG
3) DG
4) SS
5) M
FP
Polypropylene copolymer
Aislamiento EPDM(Ethylene Propylene Diene
Methylene)
Kapton
Cinta Semi-conductiva (REDASURFACE)
PVDF (Polyvinylidiene fluoride)
Cinta Tedlar
Teflon FEP extrusion
Cinta de alta tempratura
Plomo
HDPE (High density polyethylene)
Aislamiento compuesto Oil-resistant nitrile
Aislamiento compuesto EPDM
Acero galvanizado
Acero galvanizado grueso
Doble galvanizado
Acero inoxidable
Monel
Standard interlocking profile
Perfil plano
1 Blindaje.
2 Cubierta
3 Barrera de la cinta de alta temperatura.
4 Aislamiento
5 Conductor
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Instalación de equipo subsuperficial
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Equipo Superficial
Transformador
Elevador
Caja de
VenteoPenetradorBola Colgadora
Cabezal
Bonete
Medio
Arbol de
Válvulas
Variador de
Frecuencia (VSD)
Transformador
Desfasador
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Switchboard vs Variador de Frecuencia (VSD)
• El BEC puede operar a frecuencia fija
(50 o 60 HZ).
• También puede operar a frecuencia
variable.
• El VSD permite cambiar la frecuencia
fija de la onda de corriente alterna
suministrada a otras frecuencias (30 a 90
Hz).
• Mejoran las condiciones de arranque del
motor con el VSD.
Frecuencia (VSD)Frecuencia (VSD)
Variador de Variador de
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Variador de Frecuencia (VSD)
A mayor frecuencia:
• Mayor velocidad de operación de la bomba.
• Se incrementa el gasto y el levantamiento de
la bomba.
• Se requiere mayor potencia para operar el
BEC.
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Variador de Frecuencia (VSD)
Con el empleo del VSD se tiene gran flexibilidad en la
aplicación del BEC.
Con el uso del VSD es posible utilizar un tamaño de
motor y bomba para manejar un amplio rango de
condiciones de operación.
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COMPORTAMIENTO DE LA BOMBA A DIFERENTES FRECUENCIAS
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Caja de Venteo y Transformadores• Está ubicada entre el cabezal del pozo y el
transformador, conecta el cable de energía del equipode superficie con el cable de potencia del motor.
• Permite ventear a la atmósfera el gas que fluye através del cable, impidiendo que llegue al tablero decontrol.
• Los transformadores cambian el voltaje primario de lalínea eléctrica por el voltaje requerido por el motor.
Transformador
Elevador
Transformador
Elevador
Transformador
Elevador
Caja de
Venteo
Caja de
VenteoPenetradorBola Colgadora
Cabezal
Bonete
Medio
Arbol de
Válvulas
PenetradorBola ColgadoraCabezal
Bonete
Medio
Arbol de
Válvulas
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Diagnóstico del BEC
• Diagnóstico de problemas en el
equipo subsuperficial.
• CARTAS DE AMPERAJE.
Registro de la corriente del motor.
• Diagnóstico y toma de acciones
correctivas sin sacar el equipo.
• En tiempo real.
• Se emplean registradores de
amperaje (amperímetro
análogo) en el switchboard o en
el VSD.
OPERACIÓN NORMAL
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Ejemplo de diagnóstico del BEC
Causado por partículas
sólidas que ingresan en la
bomba tales como arena,
lodo, etc.
Se afecta el comportamiento
de la bomba.
Se desgasta la bomba.
El pozo debe ser limpiado.BOMBA MANEJANDO SÓLIDOS
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Ejemplo de diagnóstico del BEC
Arranque normal.
Se observan picos que
terminan en un paro por
sobrecarga.
No se debe rearrancar hasta
definir las causas de la
sobrecarga.
Estos rearranques pueden
destruir piezas vitales del
equipo.
EXCESIVOS INTENTOS DE ARRANQUE MANUAL
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Ejemplo de diagnóstico del BEC Muestra corrientes muy erráticas.
Existe sobrecarga.
No hay rearranques.
Puede ser causado por
variaciones considerables en la
densidad, viscosidad, presión de
superficie o producción de
partículas sólidas.
Motores quemados, cables
cortocircuitados, bombas
trabadas, fusibles quemados, etc.
PROBLEMAS DE SUMINISTRO DE ENERGÍA
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10/27/2010
Ejemplo de diagnóstico del BEC
Comportamiento del BEC antes de la instalación del
manejador avanzado de gas
Comportamiento del BEC después de la instalación del
manejador avanzado de gas.
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Ejemplo de
solución de
problemas
en el
equipo BEC
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Ejemplo de
solución de
problemas
en el
equipo BEC
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Desgaste en las etapas de la bomba
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Inspección del separador
Buje superior
con desgaste
extremo.
Revisión de la
erosión en el
inductor. Buje
inferior trizado
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Inspección del motor
Medición de la
resistencia fase -
tierra
Medición de la
resistencia fase-fase
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10/27/2010
Inspección del motor
Rayaduras profundas
en el rotor.
Presencia de cobre
fundido en un
estator quemado.
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TAREA 19 - Resumen artículo
Production Optimization by Combined Artificial Lift Systems and Its
Application in Two Colombian Fields
Hubert Borja, SPE, and Ricardo Castano, HOCOL S.A
SPE 53966
1999EQUIPO No. 1 – 4 Noviembre 2010
TAREA 20 - Resumen artículo
The First Coiled Tubing Deployed ESP in the Gulf of Mexico
Richard G. Keck (BP).
SPE 89300
2004
EQUIPO No. 2 – 4 Noviembre 2010
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Metodología de diseño del
Sistema de Bombeo
Electrocentrífugo Sumergido
BEC
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Requerimientos
• Información confiable de lascaracterísticas físicas del pozo.
• Información confiable de laspropiedades del fluido.
• Información confiable de lascondiciones de producción.
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• Determinaciónprevia de laprofundidad decolocación de labomba.
• Cálculo de laspresiones de succióny descarga de labomba.
profundidad
Consideraciones para el análisis de la bomba
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Consideraciones para el análisis de la bomba
• Tener instalado unseparador de gas.
• Eficiencia máxima delseparador del 95%(rotativo).
• La relación gas libre-liquido que tolera labomba puede variar de0.1 a 1 m3g/m3o.
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Consideraciones para el análisis de la bomba
• A cantidades mayores de gasse reduce la eficiencia ycapacidad de carga de labomba.
• Debe esta colocada pordebajo del nivel dinámico delfluido, a una profundidad queasegure el suministroininterrumpido de fluido a labomba y cumpla lasconsideraciones de diseñosobre la cantidad de gaspermisible en la succión.
BOMBA
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• Para el cálculo del número de
etapas de la bomba y la potencia
requerida por el motor, es
necesario el uso de las curvas
características de
comportamiento para cada bomba.
• Estas curvas son clasificadas por
grupo de acuerdo con el diámetro
mínimo de la tubería de
revestimiento en que pueden ser
introducidas.
Consideraciones para el análisis de la
bomba
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Secuencia de Cálculo
1. A partir de los datos de una prueba de producción
y el gasto de liquido que se desea obtener en la
superficie (GASTO DE DISEÑO) se determina la
Pwf.
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Secuencia de Cálculo2. Determinación del perfil de presión ascendente,
a partir de la Pwf y RGL natural, hasta un punto
en que la cantidad de gas libre a condiciones de
flujo menos el porcentaje de gas que el separador
envía al espacio anular es igual a la cantidad de
gas libre que tolera la bomba (consideraciones
de diseño), punto “A”.
En el punto “A” se tendrá la profundidad de
colocación de la bomba y la presión de
succión.
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Secuencia de Cálculo
3. Se calcula el perfil de presión descendente apartir de la presión requerida en la boca delpozo, con una RGL natural menos la cantidadde gas libre enviada al espacio anular hastaalcanzar la profundidad de colocación de labomba, punto “B”. La presión en este punto esla presión de descarga de la bomba.
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Secuencia de Cálculos
4. Determinar el incremento total de presión
requerido: la diferencia entre la presión de
descarga y succión de la bomba es el incremento
de presión necesario para obtener en la superficie
el gasto deseado.
5. Selección/Análisis de la bomba:
Dividir el incremento total de presión en “n”
incrementos iguales para determinar los cambios
de volumen en la bomba.
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Análisis de la bomba
• El volumen de fluidos
que debe manejar la
bomba es el que
llega a la succión.
• Las primeras etapas
tienen mayor
capacidad
volumétrica (curva
característica de la
bomba).
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Capacidad volumétrica: Rango de gastos que una etapa de la bomba
maneja con máxima eficiencia
Análisis de la bomba
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• El gasto de líquido obtenido en
la superficie no es el mismo que
maneja la bomba, debido al gas
disuelto en el aceite que se
libera a lo largo de la tubería.
• En cada etapa de la bomba
desde la succión hasta la
descarga, se incrementa
sucesivamente la presión de la
mezcla, reduciendo su volumen.
Análisis de la bomba
n: 10 a 20
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Análisis de la bomba
• Cuando el volumen de fluidos disminuye
considerablemente y su valor se encuentra por debajo
de la máxima eficiencia de las primeras etapas, las
siguientes requieren tener menor capacidad
volumétrica.
• La bomba puede quedar constituida por una, dos o
más etapas, las cuales manejarán con máxima
eficiencia el volumen de fluido en el interior de la
bomba.
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Por cada etapa de la bomba se tendrá:
1. Carga que desarrolla.
2. Potencia que requiere del motor.
3. Eficiencia.
Análisis de la bomba
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Secuencia de Cálculos
6. Selección del motor, considerando:
Potencia requerida.
Diámetro exterior, que permita su introduccióndentro del pozo.
Voltaje, que dependerá de la tensión eléctricadisponible en la superficie.
Los fabricantes han elaborado graficas y tablaspara proporcionar las características de losmotores.
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Secuencia de Cálculos
7. Selección del cable, se deberá considerar el espacio
libre entre la unidad de bombeo y la TR, definiéndose
su diámetro (calibre); también debe cumplirse con las
caídas de voltaje a través del mismo.
8. Selección del protector, con un diámetro adecuado al
resto de la instalación.
9. Selección del separador de gas, que cumpla con las
consideraciones de diseño para % de gas libre en la
succión de la bomba.
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10. Determinación del tablero de control, deberáproyectarse para manejar el voltaje de operación. Sucapacidad en HP debe ser cuando menos igual a lapotencia del motor.
11. Selección o diseño del cabezal de producción.
12. Selección de los flejes metálicos, instalados cada 5metros en la tubería y 25 flejes para sujetar el cable ala bomba, separador y a la sección sellante.
Secuencia de Cálculos
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FIN DE LA PRESENTACIÓNFIN DE LA PRESENTACIÓN