Sistemas Artificiales: Bombeo Electrocentrfugo (BEC)

MATERIA: SISTEMAS ARTIFICIALESSEMESTRE: DOCENTE:ESPECIALIDAD: Ing. Petrolera

INTEGRANTES DEL EQUIPO

SISTEMA DE BOMBEO ELECTROCENTRIFUGO

CONTENIDO:

Bombeo Electrocentrfugo Sumergido (BEC) Este tipo de Sistema Artificial de Produccin, siendo el tema fundamental de ste trabajo ser explicado se ir desarrollando de lo general a lo particular.El motor sumergible fue inventado por Armais Arutunoff, que en el ao de 1930 estableci la Russian Electrical Dymano Arutunoff (REDA), compaa pionera y nica en su tiempo que comenz a manejar este tipo de Sistema Artificial. El principio del funcionamiento del Bombeo Electrocentrfugo Sumergible es la transformacin de energa elctrica proporcionada a un motor de fondo, en energa mecnica para accionar la bomba de fondo y as tenga el fluido de produccin la energa necesaria para fluir contra el gradiente de la columna que ste genera. En general el sistema de BEC tiene un funcionamiento como cualquier bomba elctrica que comnmente se utiliza en otras aplicaciones industriales. En el caso de la industria petrolera en las operaciones del sistema (BEC), la energa elctrica es transferida al pozo a travs de cables elctricos conectados a una fuente de energa. Estos cables elctricos son colocados a un costado de la tubera de produccin. El cable elctrico proporciona la energa necesaria para accionar el motor elctrico. El motor transmite energa al fluido, en forma de energa hidrulica, lo que transportar al fluido hasta la superficie. El BEC es considerado generalmente para manejar altos volmenes de hidrocarburos y para altas profundidades, entre los sistemas artificiales de produccin. El sistema (ESP) requiere de muy poco espacio en superficie para su instalacin y es adaptable en pozos muy desviados, por arriba de los 80. Adaptable a una variedad de configuraciones de pozos, los sistemas (BEC) pueden utilizarse en pozos con tubera corta de (liners), y son excelentes candidatos para pozos verticales con dog legs pata de perro (agujero torcido). Normalmente, estos sistemas son los mejores para manejar altos volmenes de fluidos, a grandes profundidades y varias condiciones, es decir, los sistemas (BEC) pueden manejar hasta 100,000 bpd, aunque tambin pueden funcionar para producciones muy bajas de 200 bpd en profundidades mayores a 15,000 pies con altas viscosidades y el manejo simultneo de aceite, gas y agua; este sistema es muy eficaz cuando se manejan slo lquidos. Aunque no por esa razn no se aplica en pozos con produccin de gas libre, ya que la bomba centrfuga tolera cantidades determinadas de gas libre. La automatizacin del sistema requiere de anlisis, monitoreo y control, requieren de muy poco mantenimiento y son muy resistentes a los ambientes corrosivos que se pueden presentar en el pozo. Entre las limitaciones para la aplicacin del sistema (BEC) se encuentran la disponibilidad de la electricidad, la profundidad de operacin se ve limitada por el rango de potencia del motor elctrico, no se aplica a mltiples terminaciones de pozos, no es adecuada para determinadas profundidades por las altas temperaturas en los yacimientos, no se recomienda su instalacin en pozos que producen por debajo de 150 bpd, el costo del cable es elevado, ste puede fallar debido a las altas temperaturas, corrosin y a un mal manejo del mismo, se pueden presentar fallas en el motor por altas temperaturas, corrosin, abrasin, alta RGA y a la liberacin de gas. Las bombas electrocentrfugas no desplazan una cantidad fija de fluidos como lo hacen las bombas de desplazamiento positivo, en cambio, generan una cantidad relativamente constante de incremento de presin en la corriente de flujo. Una unidad tpica de bombeo Electrocentrfugo consiste de un motor elctrico, una seccin de sello, una seccin de admisin, una bomba centrfuga multi etapas, cable elctrico, tablero superficial de control, transformadores, etc. En la actualidad ha cobrado mayor importancia debido a la variedad de casos industriales en los que es ampliamente aceptado. Entre las caractersticas nicas del sistema estn su capacidad de producir volmenes considerables de fluido desde grandes profundidades, bajo una amplia variedad de condiciones del pozo y particularmente se distingue por que, su unidad de impulso o motor est directamente acoplada con la bomba en el fondo del pozo. El aparejo de bombeo elctrico trabaja sobre un amplio rango de profundidades y gastos. Su aplicacin es particularmente exitosa cuando las condiciones son propicias para producir altos volmenes de lquidos con bajas relaciones gas-aceite. El sistema opera sin empacador. Sumergido en el fluido del pozo y suspendido en el extremo inferior de la tubera de produccin, generalmente por arriba de la zona de disparos. Anteriormente, para el diseo del aparejo de bombeo elctrico se consideraba como nico requisito, que la bomba deba colocarse por abajo del nivel dinmico del fluido en el pozo, de tal manera que estuviera garantizada la alimentacin continua de lquidos en la succin de la bomba, previendo posibles variaciones en las condiciones del pozo. Adems, se supona la existencia del flujo de una sola fase lquida en la tubera de produccin, determinando las perdidas de presin por la friccin.

IMPORTANTE Ha probado ser un sistema artificial de produccin eficiente y econmico. En la actualidad ha cobrado mayor importancia debido a la variedad de casos industriales en los que es ampliamente aceptado. Es un sistema para altas temperaturas y grandes profundidades hasta 5 mil mts. Posee la capacidad de manejar grandes volmenes de crudo. De 150 a 100 mil BPD. Tiene muchas ventajas ms, pero no siempre puede ser el mejor.

Puede incluir equipo de proteccin para el cableado, registradores (centinelas) de presin de fondo, temperatura, etc. El motor elctrico trabaja relativamente a una velocidad constante. La bomba y el motor estn directamente unidos con el protector o una seccin de sello. La potencia es transmitida al equipo subsuperficial a travs de un cable elctrico trifsico que se introduce junto con la tubera de produccin. A continuacin se enlistarn los componentes superficiales y sub-superficiales con los que ste tipo de sistemas cuentan, as como una breve descripcin de elloPrincipios de operacin. Sistema de levantamiento artificial. Principio fundamental: levantar fluido mediante la rotacin centrifuga de la bomba. Potencia suministrada por un motor. Corriente elctrica suministrada por un cable de potencia.

Diagrama de flujo

Los componentes del sistema BEC BES pueden ser clasificados en dos partes, el quipo superficial y el equipo subsuperficial: El equipo subsuperficial cuelga de la tubera de produccin y cumple la funcin de levantar la columna de fluido necesaria para producir el pozo. El equipo de superficie provee de energa elctrica al motor electrosumergible y controla su funcionamiento.

Infraestructura Equipo Superficial: Switchboard: Sistema necesario para el encendido del BEC. Variador de Frecuencia (VSD): Sistema que proporcionar la frecuencia necesaria al motor para funcionar. Caja de Venteo: Encargada de ventear el gas contenido en el cable que proporciona la energa elctrica al motor de fondo con la finalidad de evitar explosiones. Transformadores: Sistemas encargados de entregar el voltaje necesario al sistema. Bola Colgadora: Este dispositivo se coloca en un nido sobre el rbol de vlvulas. Su funcin es sostener la tubera de produccin, permitir su paso y el de los tres conductores del cable, proporcionando el sello necesario en el espacio anular entre tubera de produccin y de revestimiento para evitar fuga de fluidos a la superficie. Est construida de acero, cubierta de neopreno. En el caso de instalaciones marinas el paso de los conductores del cable, lo tiene integrado y su contacto es como el de la mufa.

Equipo Sub-Superficial: Bomba centrfuga de etapas mltiples: Se refiere al sistema accionado por el motor elctrico que se encargar de proporcionar la energa suficiente a los fluidos para ser producidos. Intake o separador de gas: Entrada que permite el flujo de fluido hacia la bomba para ser producidos, en casos en donde se cuente con una alta RGA, un separador ser necesario para evitar problemas en el bombeo. Protectores: Ubicados entre el motor y el intake, pieza vital del sistema encargada de evitar el ingreso del fluido al motor. Motor elctrico: Es el encargado transformar la energa elctrica en mecnica para el accionamiento de la bomba. Cable de potencia: Es el encargado de transmitir la energa elctrica de la superficie al motor, as como seales de fondo del pozo a la superficie.

Accesorios Con el propsito de asegurar una mejor operacin del equipo es necesario contar con algunos Accesorios. Vlvula de contra presin Se coloca de una a tres lingadas de tubera por arriba de la bomba. Esta vlvula permite el flujo en sentido ascendente, de manera que cuando el motor deja de trabajar, impide el regreso de la columna de fluidos y evita el giro de la flecha de la bomba en sentido contrario, lo cual la daara. Vlvula de drene Se coloca de una a tres lingadas por arriba de la vlvula de contra presin. Su funcin es establecer comunicacin entre el espacio anular y la tubera de produccin, con el propsito de que sta se vace cuando se extrae el aparejo del pozo. Para operarla, se deja caer una barra de acero desde la superficie por la tubera de produccin; la barra rompe un perno y deja abierto un orificio de comunicacin con el espacio anular. Controlador de velocidad variable Este dispositivo puede ser considerado como equipo accesorio u opcional, nicamente bajo ciertas circunstancias que impone el mismo pozo.

Diseo de aparejos de Bombeo ElectrocentrfugoInformacin requerida para el diseo:La realizacin de un buen diseo del BEC se basa en la calidad de la informacin obtenida del pozo, como lo es: Pruebas de produccin Tipos de fluidos producidos Estado mecnico del pozo Datos complementariosPruebas de produccin Los datos del comportamiento de flujo en el yacimiento y en la tubera vertical, establecen la capacidad mxima de produccin del pozo y la presin de fondo fluyendo para cualquier gasto menor que el mximo. Tipos de fluidos producidosEs de gran importancia el anlisis de datos de pruebas PVT aun para cuando el fluido producido no tenga presencia de gas, y si los datos no se tienen disponibles, entonces es vlido recurrir a las correlaciones; para las que se debern conocer parmetros como densidad relativa del agua y gas, la densidad API del aceite, el porcentaje de agua producida y las RGA.Estado mecnico del pozoSu importancia radica en que podemos determinar los dimetros de tubera que fueron manejados en el pozo, con esto puede ser determinado el dimetro mximo del motor y bomba que sern introducidos al pozo. Haciendo la instalacin mas eficiente, conforme los dimetros de motor y bomba sean mayores. As mismo podemos determinar la colocacin del aparejo el cual debe ir acorde a la profundidad media del intervalo disparado.Datos complementariosSe refiere al voltaje disponible para el suministro de energa de los transformadores y otros componentes elctricos. Los (Hz) de la corriente, que gobiernan la velocidad del motor y el rendimiento de la bomba. El tamao y tipo de rosca para la eleccin de la vlvula de contra presin, la de drene, la extensin de la mufa y la bola colgadura.

Comparacin entre los Sistemas Artificiales de Produccin BMBCPBECBH

Costo:Bajo a moderado:incrementa con las profundidad y unidades largasBajo: incrementa con la profundidad y gastos altos.Relativamente bajo:si hay disponibilidad de energa elctricaVaria pero compite con el BM reduce cuando se aplica a varios pozos

Cada Sistema Artificial de Produccin posee ciertas ventajas y desventajas que lo distinguen de los otros sistemas. A continuacin se mostrarn varias tablas en donde se pueden visualizar de una manera esquemtica las principales

Ventajas del bombeo electrosumergible Puede levantar altos volmenes de fluidos Maneja altos cortes deagua( aplicables en costa a fuera) Puede usarse para inyectar fluidos a la formacin Su vida til puede ser muy larga Trabaja bien en pozos desviados No causan destrucciones en ambientes urbanos Fcil aplicacin de tratamientos contra lacorrosiny formaciones de escamas.

Desventajas del bombeo electrosumergible Inversininicial muy alta Altoconsumodepotencia No es rentable en pozos de bajaproduccin Los cables se deterioran al estar expuestos a temperaturas elevadas Susceptible a la produccin degasy arena Sudiseoes complejo Lasbombasymotorson susceptibles a fallas.

Parmetros del bombeo electrosumergible Temperatura: limitado por > 350f paramotoresy cables especiales. Presencia de gas: saturacin de gas libre < 10% Presencia de arena: < 200 ppm (preferiblemente 0) Viscosidad: limite cercano a los 200 cps Profundidad: 6000 - 8000 pies Tipo de completacin: Tanto en pozos verticales, como desviados. Volumende fluido: hasta 4000 BPD.

SISTEMAS ARTIFICIALES: BOMBEO ELECTROCENTRIFUGO (BEC)