INTRODUCCIN

CONTENIDO

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUIESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

CURSOS ESPECIALES DE GRADO

CONTROL, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE GASES

MANEJO DE FLUJO GASEOSO Y FLUJO VISCOSO UTILIZANDO BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

Profesor:Realizado por:

Orlando Ayala Castillo, Yoselina

C.I.: 12014623

Porras, Gabriela

C.I.: 11489145

Vargas, Gustavo

C.I.: 11665899 Seccin: 01

Grupo # 3

Puerto La Cruz, Julio de 2003.

CONTENIDO

RESUMEN

iv

INTRODUCCIN

v

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

vi

OBJETIVOS ESPECFICOS

vi

CAPITULO I FACILIDADES DE PRODUCCIN

1.1 Pozos y Tipos de Perforacin

7

1.2 Facilidades Elctricas

8

1.3 Especificaciones de Equipo para Facilidades de Produccin

10

CAPITULO II DESCRIPCIN DE LA BOMBA

2.1 Bombeo Electrosumergible

11

2.2 Principio de Funcionamiento

12

2.3 Configuracin del Sistema de Bombeo Electrosumergible

12

2.3.1 Equipos de Superficie

12

2.3.1.1 Transformador

13

2.3.1.2 Variador de Frecuencia

13

2.3.1.3 Caja de Venteo

14

2.3.1.4 Cartas Amperimtricas

15

2.3.2 Equipos de Subsuelo

21

2.3.2.1Bomba Centrfuga

22

2.3.2.1.1 Carga del Sistema

24

2.3.2.1.2 Leyes de Afinidad y Curvas de

Capacidades Nominales

24

2.3.2.1.3 Curvas Caractersticas

25

2.3.2.2. Separador de Gas

26

2.3.2.2.1 Separador de Gas de Flujo Inverso

27

2.3.2.2.2 Separador de Gas tipo Centrfugo

27

2.3.2.3 Sello o Protector

28

2.3.2.4 Motor

29

2.3.2.5 Cable de Potencia

30

2.3.2.6 Sensor

32

CAPITULO III EFECTOS DE LOS FLUIDOS GASEOSOS Y VISCOSOS

3.1 Fluidos de Produccin Gaseosos

34

3.1.1 Aire o Gas Arrastrados

34

3.1.2 Soluciones Potenciales

35

3.1.2.1 Separadores de Gas Mecnicos

36

3.1.2.2 Manejadores de Gas

36

3.2 Fluidos de Produccin Viscosos

37

3.2.1 Efecto de la Viscosidad en el Comportamiento de las Bombas

Electrosumergibles

38

3.2.2 Soluciones Potenciales

41

3.2.2.1 Inyeccin de Diluente

41

3.2.2.2 Bombas Especiales

42

3.2.2.3 Cable Calentador

42

3.2.2.4 Inyeccin de Vapor

43

3.3 Fluidos de Pozos Abrasivos

44

3.4 Fluidos de Pozos Corrosivos

46

CONCLUSIONES

48

BIBLIOGRAFA

50

RESUMEN

Dos son las condiciones del fluido producido donde afecta la operacin de la bomba electrosumergible:

Flujo gaseoso

Flujo Viscoso.

El flujo gaseoso afecta de manera general la capacidad de produccin de lquido debido a que el gas ocupa un espacio dentro de la bomba que podra ser ocupado un mayor volumen de lquido. Adicionalmente, una cantidad de gas libre elevada a la entrada de la bomba, puede ocasionar que el sistema entre en un proceso de Gas Lock (Tranca por Gas). Existen condiciones y diseos especiales que favorecen el manejo del gas.

El flujo viscoso, afecta la operacin de la bomba restringiendo el flujo interno debido al cambio de comportamiento de las velocidades relativas entre el fluido y los labes y el incremento de las fricciones internas dentro de las etapas.

Debido a ello, se hace necesario el diseo de la bomba bajo consideraciones especiales.

INTRODUCCIN

Los mtodos de levantamiento artificial se aplican cuando la energa natural de un yacimiento de hidrocarburos no es suficiente para levantar los fluidos desde el subsuelo hasta la superficie, se hace necesario complementar dicha energa mediante la modificacin del estado mecnico del pozo para facilitar el levantamiento de los fluidos aportados por el yacimiento. En Venezuela los mtodos de levantamiento artificial ms usados son:

Bombeo con Bomba Centrfuga Electrosumergible (BES)

Bombeo Mecnico (BM)

Bombeo con Bombas de Cavidad Progresiva (BCP)

El equipo de bombeo electrosumergible consiste en una bomba centrfuga multietapas con un motor de fondo acoplado, la cual es capaz de bombear grandes tasas de produccin. Este mtodo ha sido utilizado tradicionalmente para levantar altos volmenes de aguas, crudos livianos y medianos.

El bombeo electrosumergible (BES) comenz a operar en Venezuela en el ao 1958 en la extraccin de crudo liviano en el Estado Apure y en diferentes reas de Barinas. Las tasas de produccin de petrleo por pozo fueron incrementadas considerablemente, debido fundamentalmente a las mayores capacidades volumtricas de estos equipos.

La bombas electrosumergibles se diferencian entre s por la designacin facilitada por el fabricante donde se especifica la capacidad de bombeo nominal a partir de las cifras de nmeros que acompaan a la serie. Ejemplo una bomba TG4000 que pertenece a la serie TG y tiene una capacidad nominal de 4000 BPD. Mientras que la bomba especificada como K75 tiene una capacidad nominal de 7500 BPD, siendo la nica serie donde se tiene que multiplicar por 100 para obtener la capacidad nominal.El primer pozo con bombeo electrosumergible para extraccin de crudo pesado y extrapesado fue en la zona de Hamaca con una bomba GC-4100 (capacidad ptima de 4100 BPD). Este era un pozo convencional que estaba anteriormente trabajando con bombeo mecnico siendo observado un aumento en la produccin de 400 a 1500 BPD.

El flujo viscoso, afecta la operacin de la bomba restringiendo el flujo interno debido al cambio de comportamiento de las velocidades relativas entre el fluido y los alabes, y el incremento de las fricciones internas dentro de las etapas. Adems el flujo gaseoso tambin afecta de manera general la capacidad de produccin de lquido debido a que el gas ocupa espacio dentro de la bomba el cual podra ser ocupado por el lquido.

Existe un elemento dentro del sistema de estudio que es de suma importancia el cual nos permite separar el gas libre del crudo evitando que ste entre en la bomba, estamos hablando del separador de gas de subsuelo.

OBJETIVOS

Objetivo General

Analizar el manejo de flujo viscoso y flujo gaseoso a travs de la Bomba Electrosumergible (BES).

Objetivos Especficos

Sealar el uso de un sistema de levantamiento artificial

Describir las partes esenciales de una bomba electro sumergible y su principio de funcionamiento.

Analizar los efectos causados por el flujo gaseoso manejado por la bomba.

Estudiar los efectos originados por el manejo de flujo viscoso con el fin de observar el rendimiento de la bomba.

Determinar los posibles efectos originados al manejar fluidos corrosivos y abrasivos.

1.1. POZOS Y TIPOS DE PERFORACIN

Un pozo es definido como el punto de contacto comunicativo entre la superficie y el yacimiento por el cual se extraen fluidos residentes en la formacin, el cual consta bsicamente de las siguientes partes: (Fig. 1.3)

Tubera de Produccin: Es la tubera por la cual se extraen los fluidos de la formacin.

Tubera Revestidora (Casing): Cumple funciones de soporte evitando que la tierra se desmorone y se venga contra el pozo. Est solidificada a la formacin con una capa de cemento de caractersticas especiales. Entre la tubera de produccin y la tubera revestidora existe un espacio por donde se establece una columna de fluido dada por la energa del yacimiento. Este espacio libre recibe el nombre de anular.

Liner: El liner es una tubera de produccin con unas ranuras, el cual est prensado contra el anular con unas empacaduras desde cierta distancia por encima del yacimiento, hasta la localizacin de la arena productora (ver Fig. 1.3). El liner tiene la funcin de absorber los fluidos del yacimiento.

Existen bsicamente tres tipos de perforacin:

Pozos Verticales o Convencionales (Fig. 1.1)

Pozos Inclinados (Fig. 1.2)

Pozos Horizontales (Fig. 1.3).

La diferencia entre los pozos convencionales, inclinados y horizontales, es que el rea drenada es mucho mayor en los pozos horizontales, siendo esto proporcional a la longitud que abarca el liner dentro de la arena. Cuanto ms grande es el rea drenada mayor es la produccin obtenida. Por la capacidad volumtrica de las bombas electrosumergibles stas son instaladas normalmente en pozos horizontales.

1.2. FACILIDADES ELCTRICAS

El sistema de bombeo electrosumergible utiliza como fuente de energa la corriente elctrica. Esta se suministra desde la lnea de tensin de 13.8 KV a unos transformadores de entrada al sistema que transforma a 490 V la corriente elctrica con la cual trabajan los variadores de frecuencia.

Del variador de frecuencia la corriente elctrica sale con las especificaciones requeridas y pasa a un segundo transformador que eleva el voltaje a la capacidad nominal del motor. La relacin de transformacin del segundo transformador viene dada por la relacin entre el voltaje consumido por el motor y el variador de frecuencia.

Los sistemas de distribucin, trasmisin y generacin de potencia elctrica se basan en tensiones y corrientes alternas las cuales son sinusoidales. Cuando las cargas elctricas tales como inductancias, capacitancias y resistencias se conectan al sistema la forma sinusoidal se preserva, esto como consecuencia de que las cargas anteriormente nombradas son lineales. Cuando un dispositivo no lineal se conecta al sistema, el carcter sinusoidal fundamental de la corriente se altera. Este es el problema que se presenta en los variadores de frecuencia.

Entre los problemas que se presentan cuando existen corrientes armnicas, se encuentran:

Excesivo calentamiento en los generadores.

Inestabilidad en los sistemas de control de velocidad variable de motores.

La operacin de los equipos de medicin e instrumentacin son gravemente alterados en sus mediciones.

Debido a esto, la medicin de potencia consumida por el motor no puede ser calculada con el amperaje y voltaje medido por el variador de frecuencia, sino que la potencia debe ser medida directamente a la salida del variador por un potencimetro especial que elimina los armnicos en las mediciones tomadas.

1.3. ESPECIFICACIONES DE EQUIPO PARA FACILIDADES DE PRODUCCIN

La Tabla 1.1 muestra las especificaciones de equipos, facilitadas por la Centrilift donde se presentan bombas de la serie 500 recomendando para ello motor, seccin de sello y dimetros mnimos del casing a utilizar. Es de hacer notar que las compaas facilitan ciertas recomendaciones mnimas en los diseos conceptuales provenientes de las necesidades de los clientes, pero no es necesario que se cumplan a cabalidad, es decir, si el cliente cree necesario utilizar un casing de mayor dimetro al recomendado no hay ningn problema. El inconveniente estara en utilizar uno de menor dimetro.

En cuanto a la bomba se podra utilizar una con mayor capacidad a la diseada siempre y cuando sta maneje el flujo determinado en el diseo.

2.1. BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

La unidad de bombeo electrosumergible se encuentra suspendida de la tubera de produccin, sumergida en el fluido del pozo y conectada hasta la superficie por un cable trifsico que suministra la energa elctrica al motor de fondo. Un sistema de bomba electrosumergible est compuesto esencialmente de un motor elctrico, un sello o ecualizador, un separador de gas, una bomba centrfuga multietapas, cable elctrico, una caja de venteo, un transformador y tablero de control (Ver Fig. 2.1)

Figura 2.1. Etapas de la Bomba Centrfuga

Este mtodo de levantamiento artificial es aplicado cuando se desea desplazar volmenes de fluido con alta eficiencia y rentabilidad, manejando caudales desde 200 BFPD hasta 100000 BFPD, en pozos hasta profundidades de 10000 pies. Adems aplica a crudos que van desde 8.5 API hasta 40 API y con capacidad para soportar relaciones gas / petrleo (RGP) hasta 2500 PC / BPD.

2.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El equipo de bombeo electrosumergible es un sistema de levantamiento artificial que consiste en una bomba centrfuga de etapas mltiples con un motor de fondo acoplado, la cual es capaz de bombear a altas tasas de flujo.

El principio fundamental es levantar fluido desde el yacimiento hacia la superficie, mediante la rotacin centrfuga de los impulsores de la bomba, lo que permite que el fluido ascienda a travs de las etapas de los impulsores y llegue a la superficie con suficiente energa hasta la estacin recolectora.

2.3. CONFIGURACIN DEL SISTEMA DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

Un equipo de BES consta bsicamente de una bomba centrfuga de varias etapas, cuyo eje est conectado directamente a travs de una seccin protectora a un motor elctrico sumergible. El cable se sujeta a la tubera mediante bandas metlicas flexibles colocadas cada 12 o 15 pies o mediante protectores de cable ubicados en cada una de las juntas de la completacin. El conjunto motor protector tiene un acoplamiento continuo que se logra mediante acoples estriados. La entrada del fluido a la bomba se efecta a travs de la seccin de entrada o el separador de gas, dispuesto en la parte inferior de la bomba.

2.3.1. Equipos de Superficie

Un sistema de bombeo electrosumergible consta en superficie de transformadores, variador de frecuencia, caja de venteo, cabezal y cuello de ganso, los cuales son descritos a continuacin: (Fig. 2.2).

Figura 2.2. Esquema del Sistema de Bombeo Electrosumergible en Superficie.

2.3.1.1. Transformador: Son unidades sumergidas en aceite y con auto enfriamiento. Estn diseadas para transformar el voltaje primario en la lnea elctrica al voltaje que pueda requerir el motor correspondiente. Estos dispositivos pueden ser: transformadores de una sola fase, trifsicos y autotransformadores. Por ejemplo los sistemas de bombeo existentes en la zona Hamaca Norte constan de dos transformadores:

Los que transforman el voltaje primario de la lnea elctrica (13.8 KV) al voltaje que se requiere en el variador de frecuencia (490V).

Los que transforman el voltaje de salida del variador de frecuencia al requerido por el motor.

2.3.1.2. Variador de Frecuencia: La velocidad de giro a la cual opera un motor electrosumergible es determinada por la frecuencia de la energa suplida al sistema bajo el pozo. Es un tablero de control que suministra frecuencias y voltajes variables al motor. Usa componentes electrnicos para variar la frecuencia de entrada de 60 Hz y convertirla a una frecuencia que puede oscilar entre 3090 Hz. Esto permite operar la bomba a diferentes velocidades y producciones, manteniendo una eficiencia alta en el sistema (Fig. 2.3). La

aplicacin del variador de frecuencia al conjunto motorbomba para el bombeo de fluidos incompresibles est ntimamente relacionado con las leyes de similitud.

La manipulacin de la frecuencia de entrada al motor permite modificar la velocidad del equipo de fondo y por ende el rendimiento y rango operacional de la bomba electrosumergible. Permite un arranque gradual o suave en la operacin del sistema BES, monitorea el voltaje y la corriente para proteger al equipo electrosumergible.

Guarda en su memoria un registro de eventos que sirven de base para corregir y evitar posibles daos al equipo de fondo.

2.3.1.3. Caja de Venteo: Es una caja de conexiones que est ubicada a 15 pies del cabezal del pozo y a 3 pies sobre el piso y cumple tres funciones:

Funciona como un punto de conexin entre el penetrador de cabezal y el cable de superficie permanente, permitiendo que los espacios internos de estos cables estn completamente sellados para prevenir la migracin de gases desde el cabezal al cuarto de control.

Permite el acceso al sistema elctrico del cabezal para pruebas de rutina y la localizacin de averas; as como facilitar un medio local de aislamiento fuera de lnea.

Funciona como punto de desconexin del equipo del cabezal desde el sistema elctrico de superficie durante una intervencin o reparacin del pozo.

En general, la caja de venteo es utilizada para conectar el cable que viene del pozo con los conmutadores elctricos del variador de frecuencia, teniendo gran importancia ya que el gas proveniente del fondo del pozo puede viajar a travs del cable hasta la superficie ocasionando peligros de fuego o de explosin potencial. En fin sta evita que el gas llegue hasta el variador de frecuencia.

Debido a que la caja de venteo se instala cerca del rea de los pozos, esta debe cumplir con ciertos requisitos especiales a fin de garantizar la seguridad de la instalacin.

Algunos de los requisitos que debe considerar son los siguientes:

Ser diseada y aprobada para reas peligrosas.

Se debe incluir el soporte para el montaje de la misma en el campo.

La tapa puede ser del tipo desmontable o soportadas por bisagras.

Los accesorios de interconexin debe ser de acuerdo a los calibres de cable empleado.

2.3.1.4. Cartas Amperimtricas: Estas son posiblemente la nica herramienta que permiten detectar el mal funcionamiento o posibles fallas en el equipo de subsuelo.

Estas cartas indican el amperaje de entrada al motor, el cual es tomado a lo largo del tiempo por una carta en forma de disco.

Este registrador puede detectar fallas en el sistema como operacin del motor en bajo o alto amperaje (cualquiera de estas dos condiciones puede quemar el motor), fluctuaciones de voltaje en la lnea de potencia, etc; stas estn localizadas en el variador de frecuencia. El sistema de cartas es considerado como el historial mdico del equipo para el ingeniero.

Seguido a esto se presentan los casos ms comunes observados en las cartas amperimtricas y su respectiva interpretacin.

La figura anterior presenta mediciones de amperaje las cuales indican una operacin de tipo normal. Esto se da porque el sistema indica una lnea continua y pareja la cual es originada por el amperaje de la placa del motor. Es de hacer notar que mientras la lnea presentada por la carta presente un comportamiento simtrico, esto se puede considerar normal.

En la Fig. 2.5 se observan variaciones instantneas del amperaje del motor. Estas anomalas en la carta de amperaje se presentan por pequeos sobresaltos que se observan en la lnea dibujada por la plumilla. Un motor bipolar siempre funciona a razn de una misma potencia, por lo cual para que vare el amperaje dentro del sistema, debe haber una variacin en el voltaje pudiendo ser originado por un sobrevoltaje el cual puede ser proveniente de una tormenta cuando se sobrecargan las lneas de tensin. Otra de las razones ms comunes en las fluctuaciones de poder es cuando es necesario cambiar o inyectar mayor poder a la bomba (HP) para su mejor funcionamiento. Generalmente las fluctuaciones en la energa no causan daos significativos siempre y cuando se presenten en trminos cortos, por esto son aceptables para la operacin de la bomba.

La Fig. 2.6 indica que existe un bloqueo por gas en la bomba (Gaslocking), lo cual se presenta despus de arrancarla normalmente, la produccin presentar una lenta declinacin que origina gasificacin en el pozo. Esta condicin puede ser corregida profundizndose la bomba, si no se puede hacer en la prxima instalacin, se considera el rediseo. La bomba con exceso de gas en su interior se ve afectada en su funcionamiento. En la carta anterior se observa que de B a C el equipo trabaja en condiciones normales, mientras que de C a D se observa una disminucin en el amperaje, originado por un descenso del nivel de fluido y fluctuaciones debido a que la bomba comienza a manejar demasiado gas. Finalmente se observa que el sistema se detuvo debido a un bajo amperaje.

La Fig. 2.7 es caracterstica para un bombeo de una mezcla lquidogas, estas fluctuaciones son causadas debido al gas dentro de la bomba, el cual perturba la produccin de fluidos lquidos por la bomba. Esta condicin es usualmente acompaada por una reduccin en la produccin total de fluido presentada en los tanques de almacenamiento de barriles de lquidos.

En la Fig. 2.8 se indica qu suciedad est presente, la cual se puede conseguir como: calcificacin, lodo, parafina u otras sustancias slidas, las cuales estn siendo producidas junto con el fluido. Esto se puede originar en un pozo al cual no se le aplica una limpieza adecuada, control con lodo pesado, o cuando se ha tratado recientemente con calcificacin.

En la Fig. 2.9 se presenta como condicin anormal la sobrecarga en el equipo. En primer lugar se puede observar que en el punto C existe un aumento gradual del amperaje, hasta que el equipo se detiene por alta carga (Overload). Las causas que originan este fenmeno estn definidas por una gran variacin de casos, dentro de ellos podemos ejemplificar un aumento grande en la viscosidad del fluido o en su gravedad especfica debido al arrastre de lodos de formacin, arena u otros elementos no deseables. Tambin este puede ser indicio de problemas mecnicos tales como recalentamiento del motor o desgaste del equipo.

2.3.2. Equipos de Subsuelo

La instalacin del sistema electrosumergible esta comprendido de forma bsica por las siguientes partes esenciales: motor elctrico de tres fases, seccin de sellos, separador de gas rotatorio de tipo centrfugo, cable para energa elctrica, motor controlador y transformadores. Adicionalmente se tiene componentes secundarios los cuales incluyen:

cabezal del pozo, bandas de cable, vlvulas Check y Drain. Adems se tiene un equipo opcional el cual se incluye para medir presin de fondo fluyente y temperatura el cual se define como sensor y est conectado a un monitor para observar y medir las condiciones del pozo centrado. En la Fig. 2.10 se presenta una instalacin tpica de bombeo electrosumergible.

En la Fig. 2.11 se presenta un ejemplo de instalacin tpica de bombeo electrosumergible en pozos completados en los campos Bare y Arecuna que constan de bombas centrfugas dobles (bombas combinadas o bombas estndar), separadores de gas tipo centrfugo, dos sellos o ecualizadores, motor y sensor.

2.3.2.1 Bombas Centrfugas: Son de mltiples etapas, donde una etapa est compuesta de un elemento giratorio, impulsor y un elemento esttico, el difusor. La parte rotativa, el impulsor, genera fuerzas centrfugas que aumentan la velocidad del fluido. La parte estacionaria, imparte un movimiento tangencial al fluido que pasa a travs de la carcasa, siguiendo una fuerza centrfuga que impulsa al fluido en forma radial, en otras palabras el fluido viaja a travs del impulsor en la resultante del movimiento radial y tangencial para generar la verdadera direccin y sentido al movimiento del fluido.(Fig.2.12).

La bomba centrfuga multietapas se caracteriza por:

Dimetro reducido.

Gran cantidad de etapas.

Diseo para altas cargas.

El tipo de etapa utilizado determina el volumen de fluido a ser producido y de la cantidad de ellas determina la altura de carga total cedida al fluido y la potencia del motor requerida. La altura de carga total es la suma de las alturas desarrolladas por cada labe.

La bomba tiene un rango de operacin ptimo. S opera por encima o debajo de este rango, el empuje ascendente o descendente reduce la duracin efectiva de la bomba, razn por la cual es importante determinar con precisin la productividad para recomendar el diseo optimo.

Las bombas centrfugas constituyen no menos del 80% de la produccin mundial de bombas, porque es la ms adecuada para manejar mayor cantidad de lquido que en comparacin con la bomba de desplazamiento positivo.

Una bomba centrfuga transforma la energa mecnica de un impulsor rotatorio en la energa cintica y potencial requeridas. Aunque la fuerza centrfuga producida depende tanto de la velocidad en la punta de los labes o periferia del impulsor y de la densidad del lquido, la cantidad de energa que se aplica por libra de lquido es independiente de la densidad del lquido. Por tanto, en una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un volumen definido de lquido, la energa que se aplica y transfiere al liquido, ( en pie-lb/lb de liquido) es la misma para cualquier lquido sin que importe su densidad , la nica forma es que se influya la viscosidad.

Para el sistema de bombeo en si se debe recordar que:

1. La carga se puede medir en diversas unidades como pie de lquido, presin en lb-pulg. de mercurio, etc; 2. Las lecturas de presin y de carga pueden ser manomtricas o absolutas ( la diferencia entre presin manomtrica y absoluta varia de acuerdo con la presin atmosfrica segn sea la altitud), 3. Nunca se debe permitir que la presin en cualquier sistema que maneje lquidos caiga por debajo de la presin de vapor del lquido.

2.3.2.1.1. Carga del sistema: En trminos generales y estrictos, una bomba slo puede funcionar dentro de un sistema. Para entregar un volumen dado de lquido en este sistema, la bomba debe aplicar, al lquido, una energa formada por los siguientes componentes:

Carga esttica.

Diferencia en presiones en las superficies de los lquidos.

Carga de friccin.

Prdida en la entrada y la salida.

2.3.2.1.2. Leyes de afinidad y curvas de capacidades nominales: El rendimiento hidrulico de una bomba centrfuga incluye tres factores bsicos:

1) La capacidad (expresada en unidad de volumen por unidad de tiempo, como gpm); 2) La carga total ( expresada en pies de lquido que se bombea ), y 3) La velocidad a la cual funciona la bomba en ( rpm).

El rendimiento o comportamiento de la bomba se presenta en formas de curva (Fig. 2.13) la cual tambin indica el caballaje al freno requerido con diversos flujos y la eficiencia correspondiente de la bomba. La capacidad a la cual la bomba trabaja con ms eficiencia (denominados a veces en ingls con las siglas b.e.p., best efficiency point).

2.3.2.1.3. Curvas Caractersticas: Los ingenieros determinan las necesidades de una bomba especfica sobre la base de los caudales y presiones, a partir de un anlisis del sistema del proceso. Aunque la presin y el caudal o flujo pueden variar entre un valor de operacin y el diseo, los requisitos de la bomba, que se suelen basar en presin diferencial o carga en pies del lquido circulante, se suelen considerar como un solo valor de referencia.

Pero las bombas no funcionan as. Las bombas, que son bsicamente transmisoras de energa, producen las cargas mediante la fuerza centrfuga aplicada al liquido cuando entra al ojo o centro del impulsor (Fig. 2.14) y avanza por los conductos en el impulsor hacia la carcasa y sale por la boquilla de descarga. Esto produce una carga que vara segn la cantidad de lquido que entra al ojo del impulsor. Por lo general, la carga que se reduce cuando aumenta el caudal y como regla, la carga mxima ocurre en el punto de paro o corte, en el cual hay cero flujo, como s hubiera cerrado una vlvula en la salida de la bomba.

La curva de caballaje de freno de la bomba (bhp) es el producto del flujo, carga diferencial y eficiencia. El punto ms alto en la curva de caballaje al freno que se podra esperar con un anlisis de la curva de cargacapacidad y de los requisitos del sistema, indicar el caballaje que se debe especificar para la propulsin de la bomba. El caballaje al freno requerido para funcionamiento normal caer ms all del pico de la curva de eficiencia, porque los fabricantes de bombas tratan de suministrar una bomba que funcione a su mxima eficiencia o cerca de ella.

2.3.2.2. Separador de gas: Es un dispositivo que se usa en aplicaciones donde el gas libre causa interferencia con el rendimiento de la bomba. Estas unidades separan gran parte del gas libre del caudal que entra a la bomba; su principal funcin es prevenir el entrampamiento de gas en la bomba y mejorar la eficiencia de sta en pozos con alta RGP.

Existen dos tipos de separadores de gas:

2.3.2.2.1. Separador de gas de Flujo Inverso: Opera por diferencia de densidades, mientras el fluido del pozo entra al separador de gas ste es forzado a cambiar de direccin. Algunas de las burbujas de gas continan elevndose en lugar de desviarse o elevarse dentro del separador de gas, luego salen y continan elevndose.

2.3.2.2.2. Separador de gas tipo Centrfugo: Est diseado basndose en el principio de separacin de partculas de diferentes densidades bajo la accin de fuerzas centrfugas. Obliga a los fluidos pesados a dirigirse hacia las paredes exteriores y deja que el gas libre migre hacia el centro de la cmara rotativa (Fig.2.15).

Figura 2.15. Separador de gas tipo Centrfugo

El gas libre es fsicamente separado del resto de lo fluidos al final del separador. El fluido rico en lquidos es dirigido hacia la toma de la bomba. La corriente rica en gas es venteada al espacio anular.

2.3.2.3. Sello o Protector: Es un dispositivo que esta ubicado entre el motor y el separador de gas (Fig. 2.16) y tiene las siguientes funciones:

Proteger al motor de la contaminacin por los fluidos del pozo.

Absorbe el empuje axial generado por la bomba.

Ecualiza la presin entre el pozo y el aceite del motor.

Compensa la expansin y contraccin trmica del aceite del motor.

.

Figura 2.16. Sello o Protector

La funcin principal de ste es mantener la misma presin tanto dentro del motor elctrico como fuera de ste. Esto se hace a travs del lubricante dielctrico del motor, el cual tambin invade al sello, contactando por medio de unos sensores con el exterior del conjunto con lo cual el exterior transmite su presin al aceite nivelando la presin en todo el interior del sello y por ende tambin al motor.

Existen varios diseos de protectores que permiten al fluido del pozo y al fluido del motor transferir presin unos a otros sin que ocurra mezcla de dos fluidos.

Un tipo de protector es el laberinto, ste diseo utiliza la diferencia de la gravedad especifica de los fluidos del pozo y el aceite del motor, los mantiene apartados aunque ellos estn en contacto directo. No funcionan para gravedades menores de 0.85. Para aplicaciones donde el fluido del pozo y el aceite del motor tienen gravedades similares, se utiliza un protector tipo bolsa para separar fsicamente los dos fluidos. Esta bolsa es hecha de un elastmero de alta temperatura que puede resistir el duro entorno del hoyo tpicamente encontrado. La bolsa mantiene el fluido del pozo en el exterior y el aceite del motor limpio en el interior. Cuando el aceite del motor se expande o se contrae, la bolsa simplemente se dobla para acomodar el cambio de volumen.

2.3.2.4. Motor.Es la fuerza accionadora que gira la bomba. Este normalmente es bipolar, trifsico, conectado en estrella, jaula de ardilla y tipo de induccin, se presentan con velocidad constante, esto es 3500RPM para una frecuencia de 60 Hz y 2915 RPM para 50 Hz. (Fig. 2.17)

Las revoluciones de estos motores se miden por la frecuencia de

variacin de los mismos.

Los motores estn llenos de un aceite mineral altamente refinado que provee la resistencia dielctrica, lubrica los cojinetes del motor y transfiere el calor generado en el motor hacia la carcaza del mismo, donde es extrado por el fluido de produccin hacia el exterior del equipo. El dimetro del revestidor en el pozo limita el tamao del motor. Para este caso se presenta una tabla la cual define algunos casos de motores para un respectivo revestidor (Tabla N 2.1).

Tabla N 2.1. Tamao de Motor Permisible

Revestidor (Pulg.)Caballaje (60Hz) (Hp)Caballaje (50Hz) (Hp)

4 Hasta 130Hasta 106

5 Hasta 240Hasta 200

6 5/8Hasta 600Hasta 500

8 5/8Hasta 1020Hasta 850

La profundidad de asiento es un factor determinante en la seleccin del voltaje del motor debido a la prdida de ste en el cable. Cuando la prdida de voltaje es muy grande se requiere de un motor de alto voltaje y bajo amperaje debido a que se puede utilizar un cable de menor calibre y menor costo.

2.3.2.5. Cable de potencia.

Este se encarga de transmitir la fuerza electromotriz desde la fuente de poder en la superficie hasta el motor en el pozo. El cable es construido en una configuracin plana o redonda (Figura 2.18-a) y cada conductor puede ser slido o de mltiples pelos, el cable plano es utilizado preferiblemente donde existen limitaciones de espacio fsico ( anular).

Cada conductor es aislado individualmente con material apropiado, puede ser bronce o aluminio, este aislamiento es mecnicamente adherido al conductor. Estos conductores aislados pueden tener adicionalmente una barrera protectora y/o malla aplicada sobre ellos. El tamao correcto del cable es gobernado por el amperaje, la cada del voltaje y el espacio disponible entre el cuello de la tubera y el revestimiento (Tabla N 2.2).

Tabla N 2.2. Prdida del Voltaje por Tipo de Cable

Dimetro de CablePrdida de Voltaje

CobreAluminioPor cada 100 pieAmperaje mximo

N 12N 103.32-

N 10N 82.08-

N 8N 61.32-

N 6N 40.8455

N 4N20.5370

N 2N .1/00.3395

N 1N .2/00.26115

A lo largo del cable existe un consumo adicional de potencia por la existencia de una prdida de voltaje por unidad de longitud, esta prdida debe tomarse en cuenta a la hora de calcular el consumo de potencia del motor.

La vida til de un cable est en el orden de los 10 aos a una temperatura mxima de 167 F y sta se reduce a la mitad cada vez que la temperatura sobrepasa en 15 F el lmite mximo.

2.3.2.6. Sensor ( Opcional).Es un dispositivo electrnico capaz de soportar altas presiones y de enviar seales a superficie a travs del cable elctrico que suministra potencia al equipo BES. (Fig. 2.19). Se conecta al motor de fondo a travs de un cable de alimentacin y un cable de seal.

Se alimenta de pulsos de corriente continua de +/- 120 Voltios, cuando la seal es censada por el anillo de presin es traducida a seal elctrica enviada a travs del cable de potencia del sistema a superficie, donde es aislada de la corriente alterna en el panel de choque y sta seal es enviada al panel de control.

Este sensor no solo detecta presiones de succin y descarga tambin es capaz de interpretar las temperaturas de aceite dielctricos del motor y de la succin (intake), vibracin, corriente de fuga y flujo.

3.1. FLUIDOS DE PRODUCCIN GASEOSOS La presencia de gas libre es un factor potencial que afecta el comportamiento de la bomba electrosumergible, ya que para altas tasas de lquidos alcanza aproximadamente entre 8% y 10% por volumen de la bomba y ocupa un lugar que puede ser ocupado por el lquido. El problema fundamental es que la bomba electrosumergible no es un compresor de gas eficiente, por lo tanto, si se incrementan las tasas de gas libre se produce el deterioro progresivo del cabezal de descarga.

3.1.1. Aire o gas arrastrados.

S se deja que entre aire o gas arrastrados en el lquido a la bomba perjudicarn el rendimiento de la misma. La forma ms frecuente en que el aire entra a la succin de la bomba es por la formacin de vrtices o remolinos en la superficie libre del liquido. A veces, el aire se infiltra a la bomba por el prensaestopas si no est bien sellado. La cantidad de aire o gas que puede manejar la bomba sin peligro es de 10%. Si se aumenta esta cantidad el efecto es casi desastroso, ya que no puede haber expulsin parcial del aire o gas por la descarga y la bomba trabaja con exceso de aire.

En la Fig. 3.1 observamos una curva de Porcentaje de Gas Libre vs. Presin de Entrada a la Bomba, como se nota la bomba opera hasta un porcentaje de gas libre promedio de 65% aproximadamente, despus de ste ocurre tranca por gas, esto como consecuencia del gran porcentaje de gas libre que est manejando. Cabe destacar que la bomba est operando con un equipo adicional porque de lo contrario no estara en capacidad de manejar toda esa cantidad de gas.

3.1.2. Soluciones Potenciales

1) Incorporar el uso de un rotor, y separador de gas centrfugo.

2) Incrementar la presin de entrada de la bomba disminuyendo el profundizador de la unidad dentro del hoyo, reduciendo la tasa de produccin o la combinacin de ambas.

3) Localizar la entrada de la bomba bajo las perforaciones de la camisa. Esto proporcionar una ventaja de la separacin natural del gas y del liquido debido a la presencia de burbujas de gas. Cuando este mtodo es puesto en funcionamiento, se requiere de un motor Shourd para enfriar el motor .

4) Incorporar el uso de bombas taponadas. Estas bombas utilizan diferentes etapas volumtricas. Esto se debe a que el fluido es compresible, su volumen disminuye debido a que se encuentra presurizado en cada etapa individual. Este cambio volumtrico puede ser significante, suficiente para requerir dos o ms tipos de etapas para de esa forma mantener la operacin de cada etapa en el rango de operacin recomendado.

3.1.2.1. Separadores de Gas Mecnicos Flujo invertido

Incrementa la eficiencia con bajas velocidades de fluido

Limitaciones de flujo:

Serie 400 2800BPD

Serie 513 5600BPD

Rotativo

Sencillo y Tandem

Limitaciones de flujo:

Serie 400 4400BPD

Serie 513 13000BPD

Figura 3.2. Separador de Gas

3.1.2.2. Manejadores de gas (NPSH)

Facilita el bombeo de cantidades importantes de gas dentro de la bomba

Ventajas del uso de etapas NPSH Diseadas para manejar mezcla gas / liquido

Previene el bloqueo de gas en ciertas condiciones

Combina el Fluido en una mezcla homognea Amplio rango operativo (Bomba de compresin)

Incrementa la presin Comprime volumen de Gas Libre

Fuerza ms gas en solucinHa sido demostrado sobre muchas aplicaciones que la combinacin de una o ms de estas soluciones permiten a las bombas electrosumergibles producir efectivamente los pozos teniendo tasas de gas lquido sustanciales. El gas se convierte en un factor limitante solo en aquellas aplicaciones donde los pozos producen mayormente gas y solo una parte de liquido.

Figura. 3.3. Manejo de gas en crudo pesado

En la Fig. 3.3. podemos observar las combinaciones de la bomba con otros equipos y se nota claramente como puede manejar crudos con altas relaciones gas- lquido. La bomba electrosumergible combinada con el separador de gas puede manejar mayor cantidad de gas.

3.2. FLUIDOS DE PRODUCCIN VISCOSOS En la industria petrolera los fluidos viscosos son caracterizados por crudos de baja gravedad API o formacin de una emulsin.

En el primer caso, la viscosidad generalmente sigue las relaciones de viscosidad-temperatura establecidas y cualquiera de las frmulas empricas pueden ser usadas para determinar la viscosidad a una temperatura y presin determinadas. El problema se presenta si el petrleo y el agua forman una emulsin. La viscosidad de la emulsin puede ser considerablemente mayor que la presentada por los otros constituyentes. Cada emulsin se comporta diferente y existen algunos instructivos para determinar la viscosidad de la emulsin en funcin de las propiedades fsicas de los lquidos. En estos casos, se recomienda que se realicen pruebas en el laboratorio para determinar el comportamiento de la emulsin bajo condiciones de simulacin de pozo.

El equipo de bombeo electrosumergible para la produccin de fluidos de alta viscosidad puede ser seleccionado a travs de un procedimiento etapa por etapa.

3.2.1. Efecto de la Viscosidad en el Comportamiento de las Bombas Electrosumergibles

La viscosidad tiene un efecto significativo en el comportamiento de las bombas electrosumergibles. El caballaje incrementa mientras el cabezal, capacidad y eficiencia disminuyen. Si una bomba electrosumergible se usa para producir fluidos de altas viscosidades, considerablemente diferentes de la del agua, estos efectos deben ser tomados en cuenta en la seleccin del equipo.

La mayora de la veces, las bombas electrosumergibles manejan agua o crudo de viscosidades relativamente bajas, sin embargo, en algunas oportunidades, stas bombas son utilizadas para manejar lquidos cuyas viscosidades divergen de la del agua en gran manera. Los fluidos viscosos tienen una alta resistencia interna a fluir, consecuentemente, las prdidas de friccin y friccin del disco se incrementan lo cual resulta en un bajo cabezal y alto poder de caballaje. La viscosidad tambin presenta un efecto en las prdidas de fuga y se ha encontrado que la viscosidad reduce la capacidad de la bomba.

El efecto completo de la viscosidad en el comportamiento de la bomba electrosumergible no es enteramente conocido, pero recientes pruebas de laboratorio generaron una adicin de conocimiento en la evaluacin de los efectos de varias viscosidades. Las curvas de las nuevas bombas han sido desarrolladas por cada etapa de la bomba para el manejo de lquidos a viscosidades variables. El Instituto Hidrulico ha completado una extensa cantidad de pruebas y publicado estndares en la determinacin del comportamiento de las bombas centrfugas cuando an no se conocen los factores de correccin.

Ha sido de igual manera reconocido que el corte de agua en algunos pozos donde lquidos viscosos estn siendo manejados afectan la viscosidad y deben ser tomados en consideracin. Si existen condiciones de viscosidad extrema, seria aconsejable llevar a cabo pruebas de laboratorio previas a la finalizacin del tamao de la bomba. Se sugiere que las pruebas de comportamiento que usen lquidos viscosos sean conducidas a cualquier instalacin que este disponible.

Figura 3.4. Eficiencia a diferentes viscosidades

En la Fig. 3.4 se presenta una curva del Porcentaje de Eficiencia vs. Produccin para el agua y diferentes crudos, los cuales tienen viscosidades que difieren grandemente de la del agua y se ve como la eficiencia de la bomba y la produccin son mucho mayores cuando la viscosidad es menor.

En la Fig. 3.5 se presenta una Curva de Potencia vs. Produccin para el agua y diferentes crudos con viscosidades mayores a la del agua, como se puede observar la produccin aumenta y la potencia disminuye cuando se tiene menor viscosidad.

Figura 3.6. Carga dinmica total a diferentes viscosidades

En la figura anterior se puede observar una grfica de Carga Dinmica Total vs. Produccin en la cual se nota claramente que la bomba electrosumergible tiene una carga dinmica total y una produccin mayor para el agua porque tiene menor viscosidad.

3.2.2. Soluciones potenciales

1. Inyeccin de Diluente

2. Bombas Especiales

3. Cable Calentador

4. Inyeccin de Vapor

5. Bombas Estndar

3.2.2.1. Inyeccin de diluente

Consiste en inyectar un diluente con el fin de disminuir la viscosidad del crudo, sta inyeccin se hace a travs del capilar que se encuentra en los cables.

Efecto del diluente en la Viscosidad del Crudo de Formacin

Viscosidad de Crudo Muerto87F = 26,175 cP

120F = 3,475 cP

Con 12.5% de diluente

87F = 4,757 cP

120F = 1,002 cP

Con 21% de diluente

87F = 2,526 cP

120F = 553 cP

Figura 3.7. Cable con Capilar para Inyeccin de Diluente

Ventajas

Grandes cambios de viscosidad (80% menos con 20% de diluente).

El cambio de viscosidad es permanente.

Mejora notablemente la curva caracterstica de la bomba, permitiendo volmenes mucho mayores con equipos de menor tamao.

Desventajas

Costo del diluente.

Costo del sistema de inyeccin de fondo.

Requiere equipo adicional de superficie para la distribucin de diluente.

3.2.2.2. Bombas Especiales

Estas bombas identifican las reas de friccin, estn diseadas para flujo viscoso y reducen el corte del fluido en la entrada de la etapa.

Ventajas

Reduccin importante de la friccin interna lo cual incrementara notablemente la eficiencia. Se espera doblar la eficiencia en el mejor de los casos.

No requiere equipos adicionales de superficie ni de fondo.

Desventajas

Se encuentra en proceso de desarrollo.

Equipos no estndar que solamente podrn ser usados de forma eficiente con crudos viscosos.

3.2.2.3. Cable Calentador

Consiste en empalmar un cable en el equipo BES con el fin de aumentar la temperatura y de esta manera lograr la disminucin de la viscosidad del fluido.

Ejemplo:

Ventajas

Reduccin importante de la friccin en la tubera de produccin por disminucin de la viscosidad lo cual requerir un menor nmero de etapas para un mismo volumen bombeado.

Previene la formacin de la parafina en la tubera de produccin.

Desventajas

Los cambios de viscosidad no son constantes.

Se requieren equipos elctricos adicionales en superficie.

Los requerimientos de KVA pueden ser en algunos casos relativamente altos.

3.2.2.4. Inyeccin de Vapor

Se inyecta vapor a travs de equipos como calderas y tuberas especiales para aumentar la temperatura del fluido e incrementar la viscosidad.Ventajas

El ndice de produccin del pozo se multiplica notablemente despus de la inyeccin de vapor.

Requiere equipos de fondo y superficie relativamente pequeos.

Desventajas

Se requiere equipo adicional para la inyeccin de vapor (calderas, tuberas especiales, etc.).

El cambio de viscosidad del crudo no es permanente.

Pueden aparecer problemas de corrosin debido al incremento del porcentaje de agua.

La temperatura de fondo descender gradualmente a razn de la produccin extrada, lo cual incrementar la viscosidad del fluido producido con el tiempo.

Figura 3.9. Efecto de la Inyeccin de Vapor en la Viscosidad

3.2.2.5. Bombas Estndar

Se caracterizan por un bombeo con muy baja eficiencia donde se hace necesario equipos de gran tamao para caudales relativamente bajos.

Ventajas

Equipos estndar a disposicin prcticamente inmediata.

No se requiere sistemas de fondo adicionales a las completaciones estndar de equipos electrosumergibles.

No se requieren sistemas de superficies adicionales.

Desventajas

Baja eficiencia del sistema, lo cual implica grandes equipos de bombeo para bajas producciones de crudo con altos consumos elctricos.

Caractersticas de empuje axial inusuales.

Caractersticas de refrigeracin inusuales.

3.3. FLUIDOS DE POZOS ABRASIVOSA altas profundidades, los pozos calientes y hostiles contienen fluidos abrasivos. Esta condicin prevalece an ms en formaciones de arena no consolidadas en la cual las partculas de arena tienden a ser removidas de la formacin e ingresadas en la bomba. Este tipo de falla por parte de la bomba centrfuga bajo estas condiciones es muy frecuente debido a la alta abrasividad y corrosin presentada.

Muchos factores intervienen en la seleccin de un material adecuado resistente a la abrasin para una bomba electrosumergible, en un ambiente abrasivo particular. Decir que el pozo hace la arena no es una informacin adecuada para hacer estimaciones acerca de cual de las opciones ser requerida. Debido a que todos los pozos son diferentes, se requiere de diseos especializados para de esta forma garantizar la economa del pozo. Esto es por lo que la Compaa Centrilift ofrece un amplio rango de bombas resistentes a la abrasin.

Existen por lo general tres problemas comunes asociados a las bombas en ambientes abrasivos. 1) Desgaste radial en el buje del tope y de la base, as como las etapas. 2) Desgaste debido al empuje hacia arriba y abajo en las superficies de empuje. 3) Erosin en el rea de flujo de las etapas debido a la alta velocidad del fluido abrasivo

Debido a que la mayora de las bombas presentan un diseo de impulsores flotantes, el desgaste primario ocurre en la superficie de empuje del impulsor y el difusor. El desgaste severo en esta rea finalmente destruye los limpiadores del empuje y origina el contacto metal-metal los cuales destruyen las etapas y seguros de la bomba. El desgaste radial tambin comienza a tomar lugar en el rea de fondo causando rotacin excntrica del impulsor y la colocacin incrementando la vibracin de la bomba. Si el desgaste de la superficie de empuje no causa la falla, entonces la vibracin causada por el desgaste radial finalmente resultar en goteo del fluido por los sellos mecnicos y el motor experimentar una rotura de aislamiento.

Muchos factores deben ser tomados en cuenta a la hora de llevar a cabo la determinacin de la configuracin de la bomba. La cantidad de arena, generalmente representada por el porcentaje en peso de volumen, lo cual es de inters fundamental. Sin embargo, existen otras caractersticas de la arena las cuales son de igual forma de suma importancia. Las caractersticas que deben ser analizadas cuando se determina una naturaleza abrasiva de una muestra particular son:

1) Cantidad de Arena: Es la cantidad de arena producida.

2) Solubilidad del cido: Es el porcentaje de arena de muestra no soluble en el cido concentrado.

3) Distribucin del tamao de las partculas: Es el porcentaje de la muestra el cual debe concordar con las tolerancias presentadas por la bomba.

4) Cantidad de cuarzo: Representa el porcentaje de la muestra, el cual es cuarzo.

5) Geometra de la arena: Es la forma del grano de la arena (angularidad), determinada a travs de examen microscpico. Las formas pueden ser dentadas, puntiagudo, alisado, lo mas agresivo ser con respecto a la abrasin.

El mtodo de prediccin de desgaste abrasivo no es una ciencia exacta y, por lo tanto, ningn substituto para informacin en la condiciones previas a la corrida del equipo (bombas electrosumergibles, tubulares, cabezales, equipo de levantamiento artificial y equipo de lnea de flujo).

Para determinar la mejor recomendacin, se debe obtener una muestra de material abrasivo y enviarlo a compaas como Centrilift para su posterior anlisis. Enviar tanta informacin de corrida como sea posible. La mxima informacin que recibe ingeniera, ser la recomendacin ms segura. Diseadores de bombas electrosumergibles tienen varias opciones disponibles las cuales mejorarn las condiciones de operacin de bomba centrfuga en ambientes abrasivos.

3.4. FLUIDOS DE POZOS CORROSIVOS

Como las bombas electrosumergibles han sido utilizadas en pozos profundos, la presencia de fluidos corrosivos se ha presentado ms dominante. En consecuencia, la expansin de los mtodos de recobro terciario y el uso de inyeccin de CO2 ha incrementado a su vez los problemas de corrosin. Debido a la compresin de materiales, la superficie externa de la unidad de bombeo electrosumergible ha sido acero al carbn bajo, de forma tal que los ambientes severos han originado problemas sustanciales con las fallas presentadas debido a la presencia de la corrosin.

Posibles soluciones incluyen la aplicacin de una proteccin a la superficie del acero al carbn conformado de una resina de polister y epoxy. Tcnicas adicionales incluyen el uso de camisas metalizadas donde los aceros inoxidables o monel son aplicados a la superficie del equipo utilizando un mtodo de esparcimiento de llama. Cada una de estas soluciones tienen la desventaja de ser susceptibles al dao de la camisa causado por el roce durante la instalacin en el pozo. Donde esto pas, la corrosin acelerada tom lugar en las reas no protegidas, en las cuales se perdi el protector. Por esta razn se buscaron soluciones adicionales.

A finales de 1970, debido al problema de la corrosin en los pozos donde el CO2 , estuvo presente, se desarroll una bomba electrosumergible usando metalurgia con un alto contenido de cromo. Estos metales fueron de la familia de la serie 400 de acero inoxidables o al menos con un contenido de cromo mayor a 7% o 8% . Hoy en da esta solucin contina siendo la que ms se aproxima a la solucin de los problemas severos de corrosin en aplicaciones de Brea pesada y CO2 .

Otros problemas de corrosin pueden ser causados por las concentraciones medias a bajas de H2S a presiones y temperaturas media a altas. El problema bsico causado por el H2S es el de corrosin severa de todas las partes de cobre de la bomba incluyendo el cable. La solucin de este problema es colocar las partes de cobre de los componentes debajo del hoyo, donde es posible el contacto directo con el pozo.

El cable conductor es protegido por un blindaje de cobre, el cual es un aislante de H2S por una cubierta conductora. Como una solucin alterna, los conductores en base aluminio pueden ser usados en lugar del cobre. El aluminio no es fcilmente atacado por el H2S y por lo tanto sobrevive en el pozo en este ambiente. Sin embargo es atacado por el H2SO4. Los pozos con presencia de H2S y agua son propensos a tener H2SO4. El H2SO4 debe mantenerse aislado del conductor.

CONCLUSIONES

El equipo BES consta bsicamente de una bomba centrfuga de varias etapas, cuyo eje esta conectado directamente a travs de una seccin protectora a un motor elctrico sumergible.

El transformador nos permite transformar el voltaje primario en la lnea elctrica al voltaje que pueda requerir el motor correspondiente.

El variador de frecuencia nos permite controlar el suministro de frecuencia y los voltajes variables al motor.

Se considera que las cartas amperimtricas son la nica herramienta para detectar el mal funcionamiento o posibles fallas del equipo de subsuelo.

Los altos porcentajes de gas y crudos muy viscosos afectan grandemente el rendimiento de la bomba electrosumergible

La cavitacin ocurre cuando la presin absoluta dentro del impulsor cae por debajo de la presin de vapor del lquido y se forman burbujas de vapor. Cuando la bomba electrosumergible opera sin equipos adicionales maneja un porcentaje de gas de aproximadamente 10%.

La bomba cuando opera con equipos adicionales maneja altos porcentajes de gas y crudos muy viscosos.

Cuando se incorpora el uso de un separador de gas en la bomba, sta maneja un porcentaje de gas mucho mayor que cuando se aplican otras soluciones.

Los fluidos abrasivos producen desgastes severos que destruyen las etapas y seguros de la bomba.

Cuando los fluidos manejados por la bomba son corrosivos una de las soluciones es colocarles cobre a los componentes de subsuelo, donde es posible el contacto directo con el fluido.

BIBLIOGRAFA CENTRILIFT, A Baker Hughes Company. Submersible Pump HANDBOOK, Sexta Edicin, 1997.

MARTINEZ, Danicela, Evaluacin de Completaciones con BES Ubicados en el Campo Bare de la Faja Petrolfera del Orinoco y Factibilidad de nuevas Propuestas de Completacin, Universidad de Oriente, Puerto La Cruz 2003.

McNAUGHTON, Kenneth, Bombas Seleccin Uso y Mantenimiento, editorial McGraw-Hill, Primera Edicin, 1992.

RAMREZ, Marto, Sistema de Bombeo Electrosumergible, Segunda Semana Tcnica Latinoamericana de Ingeniera LUZ, Maracaibo 2002.

SALDARRIAGA, Juan, Hidrulica de Tuberas, editorial McGraw-Hill, Primera Edicin, 1998.

www.centrilift.com

www.weatherford.com

Figura. 1.1. Pozo convencional o vertical

Figura. 1.2. Pozo inclinado

Figura. 1.3. Pozo horizontal y partes constituyentes del mismo

Caja de venteo

EMBED PBrush

Fig. 2.2. Esquema del sistema de BomFig. 2.2. Esquema del sistema de Bombeo Electrsumergible en superficie

beo Electrsumergible en superficie

Figura 2.3. Variadores de Frecuencia

Figura. 2.4. Operacin Normal

Figura. 2.5. Fluctuaciones en el suministro de Energa

Figura. 2.6. Bloqueo por Gas.

Figura. 2.7. Pozos con Gas

Figura. 2.8. Pozos con Suciedad

Figura 2.18-b Cable con Capilar

Figura. 2.12. Bomba Centrifuga

Figura 2.13. Curva Caracterstica de una Bomba

Figura 2.17. Motor

Figura 1.4. Sistema de Distribucin de Energa Elctrica

Figura. 2.10. Instalacin tpica BES

Figura. 2.11. Esquema de equipos de subsuelo BES

Figura 2.9. Sobrecarga en el Equipo (Overload)

Figura 2.18-a Cable de Potencia configuracin plana y redonda

Tabla N 1.1. Especificaciones de los Equipos

Figura 2.19. Sensores

Figura 3.5. Potencia a diferentes viscosidades

Figura 3.8. Cable Calentador

Figura 2.14. Corte transversal de una Bomba Centrfuga con succin sencilla

Figura 3.1. Correlacin de Turpin en bombas electrosumergibles

PAGE 28