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“INTERNATIONAL TRAINING GROUP” PRESENTA: SISTEMA DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE (BES)
Instructor: Ing. Marto Ramírez L.
SISTEMAS SISTEMAS DE DE LEVANTAMIENTO LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL ARTIFICIAL
¿POR QUE SE USA UN SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL? DEBIDO A QUE EL PETROLEO NO FLUYE A SUPERFICIE
METODOS METODOS DE DE LEVANTAMIENTO LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL ARTIFICIAL BOMBEO MECANICO - PU BOMBEO NEUMATICO - GAS LIFT BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE - BES BOMBEO HIDRAULICO BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA - PCP
VENTAJAS VENTAJASDEL DEL SISTEMA SISTEMABES BES Rango de volúmenes de producción muy amplio (200 BPD a 60000 BPD). Se puede instalar en pozos desviados sin problemas a profundidades de hasta 13000 pies. Se aplica en pozos de petróleo pesado, viscosos. Requiere fuente de energía eléctrica externa o con generación propia. Soportan altas presiones y temperaturas. Fácil de instalar y operar. Costo de levantamiento para altos volúmenes es generalmente bajo. Se pueden instalar Sensores de fondo para tener una mejor data del yacimiento
LIMITACIONES LIMITACIONES DEL DEL SISTEMA SISTEMA BES BES ARENA EN PRODUCCION EXCESIVA ALTO GOR.
APLICACION APLICACIONDEL DELSISTEMA SISTEMABES BES EN ENEL EL MUNDO MUNDO
APLICACION APLICACION DEL DEL SISTEMA SISTEMA BES BES EN EN PDVSA PDVSA PDVSA OCCIDENTE:
PDVSA ORIENTE:
BARUA MOTATAN LA SALINA TIA JUANA BACHAQUERO CENTRO SUR LAGO LAGUNILLAS LAGO TRECO LAGO MEDIO LA CONCEPCION
MORICHAL BITOR SANTOME MATURIN
PDVSA SUR: APURE BARINAS
CONCLUSION: En Venezuela Operan Cerca de 1000 Pozos BES.
APLICACION APLICACION DEL DEL SISTEMA SISTEMA BES BES EN EN COMPAÑIAS COMPAÑIAS OPERADORAS OPERADORAS EN EN VENEZUELA VENEZUELA PEREZ COMPANC (Oriente y Occidente) CHEVRON TEXACO (Occidente) TECPETROL (Occidente) BP (Occidente) SHELL (Occidente) BENTON VINCLER (Oriente) PETROZUATA (Oriente)
2. Diseño 1. Selección del candidato
8. Operación
3. Fabricación
PROCESO BES
7. Arranque
4. Logística
5. Instalación 6. Introducción
SELECCIÓN SELECCIÓN YY DISEÑO DISEÑO DEL DEL SISTEMA SISTEMA BES BES Los parámetros que se deben tomar en cuenta para el diseño son: API del crudo Corte de agua Gravedad especifica del agua Gravedad especifica del gas GOR Temperatura de fondo del yacimiento Temperatura de superficie Perforaciones (Vertical) IP (Índice de Productividad) IPR (Método) Impurezas del gas (% de N2, H2S, CO2) Presión de burbuja
Viscosidad (temperatura y CP) Profundidad de la Bomba Producción deseada Eficiencia del separador Presión de cabeza Presión del Casing Diámetro del Casing Diámetro del Tubing Correlaciones PVT Correlaciones para Flujo Multifásico Tipo de Bomba Tipo de Sello Tipo de Motor
SELECCION SELECCION DEL DEL SISTEMA SISTEMA BES BES Tipo de cable Capacidad del Variador Capacidad del transformador Máximos Hz del Motor Máximos Hz del Variador Máximos Hz de Operación.
COSTOS COSTOS ESTIMADOS ESTIMADOS (EQUIPO (EQUIPO STANDARD) STANDARD) Equipo de Superficie: $ USD 125,000.00 Transformador Variador Generador
Equipo de fondo: $ USD 225,000.00 2 Motores 1 Sello 2 Bombas (Rango 3000 Bls) 1 Cable (6000’) Total solo Equipo BES = $USD 350,000.00
•Tubería, Cabezal, Sensor, “Y”Tool, etc. (Son costos adicionales).
Pt
Optimización del Sistema BES
APLICACIÓN EN SISTEMAS BES NIVEL FLUIDO
FRICCION TUBERIA
CARGA DINAMICA TOTAL (TDH) TDH = FL + Fricc + DescPt
EQUIPO BES DE FONDO
CAJA DE EMPALMES
TRANSFORMADOR ELEVADOR
NIVEL ESTÁTICO TUB. NIVEL DINÁMICO
ACCIONADOR DE VARIACIÓN DE VELOCIDAD
BOMBA COMB. SEP. DE GAS CABLE
SELLO
MOTOR
SENSOR
TRANSFORMADOR REDUCTOR
LÍNEA DE FUERZA
EQUIPO BES DE FONDO
SENSOR DISPOSITIVO ELECTRÓNICO QUE ENVÍA SEÑALES A SUPERFICIE A TRAVÉS DEL CABLE ELÉCTRICO SE CONECTA AL MOTOR DE FONDO SENSOR DETECTA VARIAS VARIABLES: PRESIÓN
–
SUCCIÓN,
PRESIÓN
–
DESCARGA, TEMPERATURAS, VIBRACIÓN Y PÉRDIDA DE CORRIENTE SE ALIMENTA DE CORRIENTE CONTINUA DE 120 VOLTIOS
EQUIPO BES DE FONDO
GUIA DEL MOTOR
ESTRUCTURA METÁLICA MATERIAL DE HIERRO DULCE SU FUNCIÓN ORIENTAR EL EQUIPO BES SE ENCUENTRA CONECTADO AL FINAL DEL MOTOR
EQUIPO BES DE FONDO
MOTOR ELECTROSUMERGIBLE
TRIFÁSICO
TIPO DE INDUCCIÓN
LLENO DE ACEITE DIELÉCTRICO PARA ENFRIAMIENTO Y LUBRICACIÓN
PROFUNDIDAD DE COLOCACIÓN DEPENDE DEL DISEÑO
COMPONENTES: CARCAZA, ESTATOR, ROTOR, EJE, COJINETES, ZAPATA DE EMPUJE, ELASTOMETROS, BLOQUE AISLANTE.
EQUIPO BES DE FONDO
MOTOR UNA CORRIENTE ALTERNA (AC) DE TRES FASES CREA CAMPOS MAGNÉTICOS QUE GIRAN EN EL ESTATOR. ESTOS CAMPOS MAGNÉTICOS INDUCEN AL ROTOR Y AL EJE A GIRAR DENTRO DEL ESTATOR. CADA ROTOR ES ENTONCES CAPAZ DE PRODUCIR UN DETERMINADO NÚMERO DE HP A UN VOLTAJE DADO. continua ...
EQUIPO BES DE FONDO
MOTOR
EL VOLTAJE, EN LA SUPERFICIE, PUEDE
SER
CAMBIADO
PARA
AJUSTAR LA CAPACIDAD DE HP Y EL RENDIMIENTO DEL MOTOR. VELOCIDAD DEL MOTOR = ƒ(FRECUENCIA)
EQUIPO BES DE FONDO
MOTOR – COMPONENTES BÁSICOS EJE
ALOJAMIENT O
SISTEMA DE ENCAPSULAD O
COJINETE ROTOR
EPOXICO
ESTATOR BOBINAD O
MOTOR BES
FALLAS MAS FRECUENTES MOTOR QUEMADO MOTOR DESBALANCEADO MOTOR CON CORTOCIRCUITO MOTOR CON ESTATOR QUEMADO MOTOR CON INVASION DE FLUIDOS MOTOR CON RAYADURAS MOTOR CON EJE PARTIDO MOTOR CON EJE DOBLADO MOTOR
CON
INCRUSTACIONES
SOBRE LA CARCASA.
EQUIPO BES DE FONDO
PROTECTOR / SELLO SUS FUNCIONES SON: EVITAR LA INVASION DEL FLUIDO DEL POZO AL MOTOR IGUALAR PRESION INTERNA DEL MOTOR CON PRESION EXTERNA ABSORBER CARGA AXIAL DE LA BOMBA TRANSFERIR POTENCIA
EQUIPO BES DE FONDO
PROTECTOR / SELLO
COMPONENTES: MECÁNICOS, BOLSAS
CARCAZA,
ZAPATA
DE
ELASTOMERAS,
SELLOS EMPUJE, SISTEMA
LABERINTICO, ACEITE DIELECTRICO, ETC INSTALADO ENTRE EL MOTOR Y BOMBA
EQUIPO BES DE FONDO
PROTECTOR / SELLO
Fluidos del pozo
Aceite mineral dieléctrico
Los fluidos del pozo comprimen la parte exterior de la bolsa, la cual presuriza el aceite del motor en la parte interior de la misma.
El área laberíntica es la segunda barrera que protege al motor en caso de que los fluidos del pozo atraviesen los sellos mecánicos o la bolsa. La cámara de empuje diseñada para absorber la fuerza de empuje producida por la bomba
PROTECTOR BES
FALLAS MAS FRECUENTES PROTECTOR CON INVASION DE FLUIDOS PROTECTOR CON CAMARAS VACIAS PROTECTOR CON SELLOS MECANICOS DAÑADOS PROTECTOR CON ZAPATA DE EMPUJE DAÑADA PROTECTOR CON ZAPATA DE EMPUJE DESGASTADA PROTECTOR CON EJE ROTO PROTECTOR CON CORROSION GALVANICA PROTECTOR CON HUECO EN LA CARCAZA PROTECTOR CON TAPONES DE LLENADO, DRENAJE, VENTEO FLOJOS PROTECTOR CON BOLSA ELASTOMERA DAÑADA MATERIALES DE FABRICACION: NO DISEÑADOS PARA LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN.
EQUIPO BES DE FONDO
SEPARADOR DE GAS
Hacia la bomba Orificios de venteo Tubo de compresión Cámara de separación rotativa Rotor revestido Guias de orientación Buje central Alojamiento
Revestimient o del rotor Cámara de separación Tubo de compresión
Orificios de entrada
FUNCIÓN ES SEPARAR EL GAS LIBRE COMPONENTES: CARCAZA, EJE, BUJES, SISTEMA ROTATIVO, ETC. INSTALADA ENTRE LA CABEZA DE DESCARGA Y SEPARADOR
EQUIPO BES DE FONDO
SEPARADOR DE GAS LA CÁMARA ROTATIVA DE DISEÑO ESPECIAL
ACTÚA
COMO
UNA
CENTRÍFUGA. OBLIGA LOS FLUIDOS PESADOS A DIRIGIRSE HACIA LAS PAREDES EXTERIORES Y DEJA QUE EL GAS LIBRE MIGRE HACIA EL CENTRO DE LA CÁMARA. continua ...
EQUIPO BES DE FONDO
SEPARADOR DE GAS
• EL GAS LIBRE ES FÍSICAMENTE SEPARADO DEL RESTO DE LOS FLUIDOS AL FINAL DEL SEPARADOR. • EL FLUIDO RICO EN LÍQUIDOS ES DIRIGIDO HACIA LA TOMA DE LA BOMBA. • LA CORRIENTE RICA EN GAS ES VENTEADA AL ESPACIO ANULAR.
SEPARADOR BES
FALLAS MAS FRECUENTES EJE ROTO DESTRUCCION DE COMPONENTES INTERNOS EJE CON JUEGO RADIAL EJE CON JUEGO AXIAL EJE ATASCADO CORROSION DEBIDO AL MATERIAL DE LA CARCAZA EROSION
EQUIPO BES DE FONDO
SUCCION (INTAKE)
FUNCIÓN ES LA ENTRADA DEL FLUIDO A LA BOMBA COMPONENTES: CARCAZA, EJE, BUJES, ETC. INSTALADO ENTRE EL PROTECTOR Y LA BOMBA
EQUIPO BES DE FONDO
BOMBA SU FUNCIÓN ES LEVANTAR EL FLUIDO COMPONENTES: CARCAZA, IMPULSORES, DIFUSORES,
EJE,
COMPRESION,
BUJES,
ANILLOS
DE
TUBO
DE
PRESION,
ETC.. INSTALADA
ENTRE
LA
DESCARGA Y SEPARADOR
CABEZA
DE
EQUIPO BES DE FONDO
ETAPA DE LA BOMBA LA BOMBA CENTRÍFUGA TRABAJA POR MEDIO DE LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DEL IMPULSOR AL FLUIDO DESPLAZADO. LA
PARTE
IMPULSOR,
ROTATIVA, GENERA
EL
FUERZAS
CENTRÍFUGAS QUE AUMENTAN LA VELOCIDAD DEL FLUIDO (ENERGÍA POTENCIAL MÁS CINÉTICA). continua ...
EQUIPO BES DE FONDO
ETAPA DE LA BOMBA
LA
PARTE
ESTACIONARIA,
EL
DIFUSOR, DIRIJE EL FLUIDO DE LA FORMA ADECUADA AL SIGUENTE IMPULSOR. TRANSFORMA PARTE DE
LA
ENERGÍA
CINÉTICA
EN
ENERGÍA POTENCIAL O PRESIÓN.
EQUIPO BES DE FONDO
ETAPA DE LA BOMBA EL CORTE TRANSVERSAL DE LA BOMBA MUESTA LOS
DIFUSORES
IMPULSORES
E
UBICADOS
EN EL ALOJAMIENTO. SE SUPERPONEN VARIAS ETAPAS (BOMBAS MULTIETAPAS) PARA OBTENER LA ALTURA DE COLUMNA (TDH) DESEADA.
BOMBAS BES – DOG LEG • •
El equipo BES siempre se debe instalar en una sola sección recta del revestimiento o en zonas con igual inclinación. El equipo BES nunca se debe dejar en la desviación ni después de una sección horizontal.
• El esfuerzo máximo de flexión se produce en las uniones entre los equipos principales, en donde hay un cambio de sección grande a pequeña. •En caso de desviaciones mayores, la unidad puede sufrir pequeñas deflexiones sin daños, pero en caso de desviaciones severas, la unidad puede sufrir deflexiones mayores, que ocasionen fallas a los equipos.
Normalmente las unidades BES pueden pasar por desviaciones menores de 3°/100 pies, sin presentar problemas. Desviaciones mayores que este valor, deberían ser revisadas cuidadosamente.
LIMITACIONES - BOMBAS Limitaciones Físicas que Pueden Afectar al Máximo Número de Etapas Permisibles en la Bomba para una Aplicación Real. 1. Máxima resistencia del eje de la bomba 2. Presión de estallido de la carcaza de la bomba 3. La cantidad de empuje descendente 4. Máxima potencia disponible del motor • El eje en la parte más inferior de la bomba siempre tiene la mayor carga, por eso esperamos que ahí ocurran las fallas.
Eje (Flecha)
Bomba Superior
Bomba Inferior
}
Zona donde generalmente se rompe el eje
BOMBA BES
FALLAS MAS FRECUENTES BOMBA CON EJE ROTO BOMBA CON EJE ATASCADO BOMBA CON IMPULSORES TAPONEADOS BOMBA SOBREDIMENSIONADA BOMBA SUBDIMENSIONADA BOMBA CON HUECO EN LA CARCAZA BOMBA CON ACOPLAMIENTO ROTO BOMBA CON ACOPLAMIENTO INAPROPIADO BOMBA CON SÓLIDOS: ARENA, OXIDO DE LA TUBERIA, PEDAZOS DE CAUCHO, ETC.
continua ...
BOMBA BES
FALLAS MAS FRECUENTES BOMBA CON BAJA EFICIENCIA BOMBA
CON
EL
EJE
(JUEGO
RADIAL) BOMBA CON EL EJE (JUEGO AXIAL) BOMBA CON MAL ESPACIAMIENTO (COMPRESION) BOMBAS MAL INSTALADAS BOMBAS CON PROBLEMA
DE
MANUFACTURA BOMBAS QUE NO GIRAN DURANTE EL ARRANQUE
CABLE BES
SELECCION SELECCIONDE DECABLE CABLE
CORRIENTE CAIDA DE VOLTAJE NIVELES CORTO CIRCUITO TEMPERATURA MEDIO AMBIENTE CONFIGURACION COMPLETACION (GEOMETRIA DEL POZO) DESBALANCE
CABLE BES
FALLAS MAS FRECUENTES CABLE CON CORTOCIRCUITO CABLE CON ALTO DESBALANCE CABLE CON ESTIRAMIENTO CABLE TORCIDO CABLE CON ARMADURA CORROIDA CABLE CON AISLAMIENTO INCHADO CABLE CON EMPALME DEFECTUOSO PROVENIENTE DE FABRICA. CABLE GOLPEADO DURANTE LA BAJADA DEL EQUIPO BES CABLE
GOLPEADO
DURANTE
TRANSPORTE Y MANEJO DEL CARRETE
continua ...
EL
CABLE BES
FALLAS MAS FRECUENTES
CABLE DAÑADO POR INYECCION DE QUIMICAS Y ACIDOS CABLE CON HUECO DEBIDO AL WASH
OUT
DE
TUBERIA
DE
PRODUCCION CABLE
CON
MANUFACTURA.
PROBLEMA
DE
MULTISENSORES DE FONDO PERMANENTES EN APLICACIONES DEL SISTEMA BES
ESP MULTISENSOR SYSTEM The Phoenix MultiSensor System provides the highest level of monitoring and protection for your ESP and reservoir. From the basic MultiSensor0 to the advanced MultiSensor2, Phoenix remains alone in number of systems used, performance and reliability. •Signal transmitted on the ESP power cable •ESP protection with integrated alarms and trips •Intake and Discharge Pressures •Intake and Motor Temperatures •Vibration •Current Leakage •Downhole Flow •8 Selectable Analogue Inputs •8 Selectable Analogue Outputs •Programmable Alarms •Programmable Trips •Integrated Datalogger •Communications: RS232 / RS485 Modbus link
PCP MULTISENSOR SYSTEM
The Phoenix PCP Sensor is based on proven technology utilised in all Phoenix MultiSensor Downhole tools. As with all Phoenix MultiSensor systems the primary objectives are protecting the downhole asset and ensuring that both the reservoir and completion are optimised to reach their full potential. Phoenix brings to you another cost saving solution to increase completion life.
Measurement Specifications Pressure Temperature
Accuracy
0.1% 1%
Resolution
1 psi 0.1 C
Pressure resolution can be 0.1 psi or 1 psi according to customers needs
ESPCP SENSOR SYSTEM
The Phoenix ESPCP Sensor is based on proven technology utilised in all Phoenix MultiSensor Downhole tools. As with all Phoenix MultiSensor systems the primary objectives are protecting the downhole asset and ensuring that both the reservoir and completion are optimised to reach their full potential. Phoenix brings to you another cost saving solution to increase completion life.
BEAM PUMP MULTISENSOR SYSTEM
The Phoenix Beam Pump Sensor is based on proven technology utilised in all Phoenix MultiSensor Downhole tools. As with all Phoenix MultiSensor systems the primary objectives are protecting the downhole asset and ensuring that both the reservoir and completion are optimised to reach their full potential. Phoenix brings you another cost saving solution to enhance your artificial lift operation.
Measurement Specifications Pressure Temperature
Accuracy
0.1% 1%
Resolution
1 psi 0.1 C
Pressure resolution can be 0.1 psi or 1 psi according to customers needs
GAS-LIFT MULTISENSOR SYSTEM
Measurement Specifications Pressure Temperature
Accuracy
0.1% 1%
Resolution
1 psi 0.1 C
Pressure resolution can be 0.1 psi or 1 psi according to customers needs
APLICACIONES: ANALISIS DE REGISTROS
APLICACIONES: ANALISIS DE REGISTROS
INTERPRETACCION DE REGISTROS
CASO 1 PHOENIX
51
INTERPRETACCION DE REGISTROS
CASO 2 PHOENIX
52
INTERPRETACCION DE REGISTROS
CASO 3 PHOENIX
53
INTERPRETACCION DE REGISTROS
PHOENIX
54
INTERPRETACCION DE REGISTROS
CASO 4
55
INTERPRETACCION DE REGISTROS
CASO 5
56
INTERPRETACCION DE REGISTROS
CASO 6
57