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BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
OBJETIVOSGENERALES:
Conocer sobre el método de extracción de petróleo mediante el bombeo electro sumergible.
ESPECÍFICOS:
Investigar y analizar el método de bombeo electro sumergible.
Conocer el funcionamiento y la utilización del sistema bombeo electro sumergible.
Aprender los componentes y las características principales de el sistema bombeo electro sumergible.
INTRODUCCIÓN
El sistema de bombeo electro sumergible (B.E.S) es unsistema de levantamiento artificial que emplea la energíaeléctrica convertida en energía mecánica para levantar unacolumna de fluido desde un nivel determinado hasta lasuperficie, descargándolo a una determinada presión.
El bombeo electro sumergible ha probado ser un sistemaartificial de producción eficiente y económico.
El método de levantamiento artificial por Bombeo Electrosumergible (BES) tiene como principio fundamentalimpulsar el fluido del reservorio hacia la superficie,mediante la rotación centrífuga de la bomba. Este métodopuede utilizarse para producir fluidos de alta viscosidad,crudos con gas y pozos con alta temperatura.
CARACTERÍSTICAS
Entre las características del sistema están sucapacidad de producir volúmenes considerablesde fluido desde diferentes profundidades, bajouna amplia variedad de condiciones del pozo yparticularmente se distingue por qué, el motorestá directamente acoplado con la bomba en elfondo del pozo. El ensamble de bombeo eléctricotrabaja sobre un amplio rango de profundidadesy volúmenes, su aplicación es particularmenteexitosa cuando las condiciones son propicias paraproducir altos volúmenes de líquidos con bajasrelaciones gas-aceite.
PRINCIPALES COMPONENTES DE UN
SISTEMA DE BOMBEO
ELECTROSUMERGIBLE:
Equipos de subsuelo(intake, motor,acoplamiento(bolsas y sellos),tubería y cableado).
Equipos desuperficie(transformadores dealta y baja potencia,tablero de mando ycaja de venteo).
EQUIPOS DE SUBSUELO
Son aquellas piezas o componentes queoperan instalados en el subsuelo. Lascompañías de bombeo electro sumergible seespecializan en la fabricación de estosequipos, mientras que los componentes delos otros dos grupos son consideradosmisceláneos.
MOTOR ELÉCTRICO
El siguiente componente más importante del sistemade bombeo electro sumergible es el MOTOR. Este esun motor trifásico, de inducción tipo JAULA DEARDILLA, de dos polos, similar a los utilizados enaplicaciones de superficie.
Las tres fases son conectadas al bobinado del motor,el que termina en una estrella en el interior de este, lacual trata de estabilizar un punto neutro.
SEPARADOR DE GAS
El siguiente componente a considerar es la succión ointake. Esta es la puerta de acceso de los fluidos del pozohacia la bomba, para que esta pueda desplazarlos hastala superficie.
El uso del separador de gas permite una operación debombeo más eficiente en pozos gasificados, ya quereduce los efectos de disminución de capacidad de cargaen las curvas de comportamiento, evita la cavitación aaltos gastos y las fluctuaciones cíclicas de carga en elmotor producidas por la severa interferencia de gas.
Existen dos tipos básicos de succiones o intakes debombas: Las succiones estándar y Los separadores de Gas
FLUJO INVERSO
Consiste en invertir el sentido del flujo dellíquido, lo que permite que el gas libre continúesu trayectoria ascendente hacia el espacio anular.Se componen de un laberinto que obliga al fluidodel pozo a cambiar de dirección antes de ingresara la bomba. En este momento, las burbujascontinúan subiendo en lugar de acompañar alfluido.
SEPARADORES ROTATIVOS
Utilizan la fuerza centrifuga para separar el gasdel liquido. Trabaja de la siguiente forma: en susorificios de entrada, recibe la mezcla de líquido ygas libre que pasa a través de una etapa desucción neta positiva, la cual imprime fuerzacentrífuga a los fluidos; por diferencia dedensidades el líquido va hacia las paredesinternas del separador y el gas permanece en elcentro.
PROTECTOR
Este componente también llamado Sección sellante, se localiza entre el motor y la bomba: está diseñado principalmente para igualar la presión del fluido del motor y la presión externa del fluido del pozo a la profundidad de colocación del aparejo. Las funciones básicas de este equipo son:
Permitir la igualación de presión entre el motor y el anular.
Absorber la carga axial desarrollada por la bomba a través del cojinete de empuje, impidiendo que estas se reflejen en el motor eléctrico(Proteger).
Prevenir la entrada de fluido del pozo hacia el interior del motor (motor).
Proveer al motor de un depósito de aceite para compensar la expansión y contracción del fluido lubricante, durante los arranques y paradas del equipo eléctrico.
Transmitir el torque desarrollado por el motor hacia la bomba, a través del acoplamiento de los ejes.
Además, sirve de vinculo mecánico entre el motor y la bomba.
BOMBA CENTRÍFUGA
SUMERGIBLE
Es el corazón del sistema de bombeo electrosumergible. Estas bombas son del tipo Multi-Etapas y el número de estas depende de cadaaplicación específica.
Cada “ETAPA” esta formada por un Impulsor y unDifusor. El impulsor da al fluido ENERGÍACINÉTICA. El Difusor cambia esta energía cinéticaen ENERGÍA POTENCIAL (Altura de elevación ocabeza)
Flujo Mixto
Flujo Radial
Es necesario tomar en cuenta el efecto de algunos parámetros afin de predecir el comportamiento de la bomba bajocondiciones reales de operación:
La eficiencia de la bomba.
La potencia.
La capacidad de carga.
La presión absoluta.
La condensación de las burbujas.
La cavitación.
Existen varios tipos de cables en una instalación de bombeoelectro sumergible: Extensión de Cable Plano. Cable dePotencia. Conectores de Superficie.
El aislamiento de los cables debe resistir las temperaturas ypresiones de operación en el pozo.
Los cables estándar tienen en promedio 10 años de vida a unatemperatura máxima de 167º F y se reduce a la mitad por cada15º F de exceso por arriba del máximo. El medio ambiente bajoel que opera el cable también afecta directamente su vida. Sinembargo hay cables que resisten temperaturas del orden de350º F.
EQUIPOS SUPERFICIALES
Bola Colgadora (cabezal)
Los cabezales de superficie pueden ser devarios tipos diferentes, de los cuales, losmás comúnmente utilizados son: TipoHÉRCULES, para baja presión einstalaciones no profundas y TipoRoscado, para alta presión e instalacionesa alta profundidad.
CAJA DE VENTEO
La caja de venteo (conexiones) tiene tres funciones:
Funciona como un punto de conexión entre elpenetreador del cabezal, el cable "pigtail" y el cable desuperficie permanente, permitiendo que los espaciosinternos de estos cables esté completamente selladospara prevenir la migración de gases desde el cabezal alcuarto de control.
Permite el acceso al sistema eléctrico del cabezal parapruebas de rutina y la localización de averías; así comofacilitar un medio local de aislamiento fuera de línea.
Funciona como punto de desconexión del equipo delcabezal desde el sistema eléctrico de superficie duranteuna intervención o reparación del pozo.
Algunos de los aspectos que se deben considerar para la selección de la caja de venteo son:
Debe estar diseñada y aprobada para su uso en áreas peligrosas.
Ser fabricada de un material altamente resistente a la corrosión.
Se debe incluir el soporte para el montaje de la misma en campo.
La tapa puede ser del tipo desmontable o soportada por bisagras.
Incluir provisiones para el aterrizamiento de la misma.
Los accesorios de interconexión deben ser de acuerdos a los calibres de cable empleado.
Debe ser clasificada Tipo Nema 4X/7/9
CONJUNTO CABLE DE
POTENCIA/CONECTOR SUPERFICIAL
El conjunto cable de potencia/conectorsuperficial, interconecta la caja de venteo con elpenetrador de la bola colgadora (cabezal). Puedeser del tipo desmontable y construido en fábricaen conjunto con el cable de potencia superficial obien puede ser del tipo ensamblable en campo.El cable superficial deber ser de configuraciónredonda
TABLERO DE CONTROL
Es el componente desde el que se gobierna laoperación del aparejo de producción en el fondo delpozo.
Este puede ser sumamente sencillo y contenerúnicamente un botón de arranque y un fusible deprotección por sobre-carga; o bien puede contenerfusibles de desconexión por sobrecarga y baja carga,mecanismos de relojería para restablecimientoautomático y operación intermitente, protectores derepresionamiento de líneas, luces indicadores de lacausa de paro, amperímetro, y otros dispositivos paracontrol remoto, los tipos de tablero existentes sonelectromecánicos o bien totalmente transistorizados ycompactos.
TRANSFORMADOR
Este componente se utiliza para elevar el voltaje de lalínea al voltaje requerido en la superficie paraalimentar al motor en el fondo del pozo; algunosestán equipados con interruptores "taps" que les danmayor flexibilidad de operación. Se puede utilizar unsolo transformador trifásico o un conjunto de trestransformadores monofásicos.
El voltaje de generación dependerá de la capacidaddel generador este podrá ser a 480 ó4160 ó 13,800Volts. Con un picos de voltaje permisibles de +20%.
LOS FACTORES A CONSIDERAR CUANDO SE
ESPECIFICA O DISEÑA UN TRANSFORMADOR SON:
Especificaciones eléctricas
• Voltaje
• Impedancia
• Relación de transformación
• Factor K
• Altitud de operación
Especificaciones mecánicas
• Tanque
• Tipo y preservación del líquido aislante
• Registro de mano
Accesorios
• Accesorios para conexión a tierra
• Cambiadores de derivaciones
• Indicadores
• Válvulas de muestreo
• Válvula de alivio de presión
• Charola colectora de aceite
• Transmisores
INSTRUMENTOS
Válvula de contra presión
Válvula de drenaje
Controlador de velocidad variable
Centralizadores
Bandas de Cable
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas del bombeo electro sumergible
Puede levantar altos volúmenes de fluido.
Maneja altos cortes de agua
Su vida útil puede ser muy larga
Trabaja bien en pozos desviados.
No causan destrucciones en ambientes urbanos
Fácil aplicación de tratamiento contra la corrosión y formación de escamas.
Desventajas del bombeo electro sumergible
Inversión inicial muy alta.
Alto consumo de potencia.
No es rentable en pozos de baja producción.
Los cables se deterioran al estar expuestos a temperaturas elevadas.
Diseño complejo.
Las bombas y motor son susceptibles a fallas.
Susceptible a la producción de gas y arena.
PARÁMETROS
Limitación para temperaturas mayores de 350 F
Volumen de hasta 4000 Barriles diarios
Profundidad admisible entre 6000 y 8000 pies
Presencia de arena inferior a 200 partes por millón