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Bombeo Electro Sumergible

Artificial Lift

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Well Completions and Productivity

Sistema BES El Bombeo Electrosumergible se considera un

método de

levantamiento artificial que utiliza una bomba centrífuga ubicada en el subsuelo para levantar los fluidos aportados por flujo.

Se basa en el principio de centrifugación de fluidos. Un rotor o impulsor gira a alta velocidad y expulsa el fluido hacia la periferia del mismo, hacia el estator o difusor, el cual convierte la energía de velocidad en energía potencial o de altura. 2 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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el yacimiento desde el fondo del pozo hasta la estación de

Ventajas 1. Capacidad para levantar altas tasas de producción. 2. Alta capacidad para manejar crudos entre 9º y 49 ºAPI.

15000 pies 4. Resiste alta temperaturas. 5. Es aplicable en pozos con baja presión de fondo (Pwf ). 6. Puede instalarse en pozos desviados y horizontales. 7. Largo periodo de vida útil. 3 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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3. Las profundidades de operación son altas, hasta los 12000 a

8. Bajo gasto por mantenimiento. 9. Facilidad de operar en superficie.

10. Maneja altos cortes de agua.

12. Aplicable costa afuera. 13. La inversión es baja en pozos poco profundos y con altas tazas de producción.

14. El rango de eficiencia está entre 18 – 68% 4 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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11. Puede operar a velocidades de bombeo variable.

Desventajas 1. La mayor limitacion de un sistema BES es la temperatura:

– Limite de temperatura del cable de potencia – Temperatura del motor

2. Altos GOR pueden afectar el funcionamiento del equipo 3. Alto contenido de solidos puede causar rapido desgaste y disminucion en el run life

4. No se aconseja para caudales bajos. 5. Altamente costoso 5 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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– Elastomeros utilizados en el equipo

Componentes del Sistema 200 KVA

Variador de frecuencia

Transformador

Nivel de fluido dinámico Cable de Descarga

Bomba

Succión (Intake) o Separador de Gas Sección Sellante (Protector) Motor 6 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

Sensor de Fondo (Opcional)

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Caja de Venteo Tubing Cuellos

Sensor de Presión y Temperatura • Va conectado en la base del motor

temperatura a través del cable de potencia hasta superficie • Registra continuamente los parámetros de operación

del sistema en el fondo del pozo

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• Dispositivo electrónico que envía señales de presión y

El Motor Es un motor trifasico, tipo jaula de ardilla, de induccion de dos polos

Clasificacion

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Componentes

Componentes del Motor Housing

Bobinado del Estator

Rotor

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Estator

Funciones del Protector Se localiza entre el motor y la bomba: está diseñado principalmente para igualar la presión del fluido del motor y

FUNCIONES • Evitar la invasión del fluido del pozo al motor. • Igualar presión interna del motor con presión externa. • El Sello protege al motor de la contaminación por los fluidos del pozo. 10 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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la presión externa del fluido del pozo

Tipos de Protector Laberinto Utiliza la diferencia de gravedad especifica entre el fluido del pozo y entran en contacto directo. Diseno de Tubo en U •El nivel de fluido sube o baja segun las condiciones, para balancear la presion •No es recomendable cuando el fluido del pozo tiene mayor gravedad especifica que el aceite del motor

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•No recomendable en pozos horizontales o altamente desviados

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el aceite del motor, para mantenerlos separados a pesar de que

•

Sello Positivo (Bolsa) Utiliza una barrera fisica para separar el fluido del pozo del aceite del motor

•Aplica cuando los fluidos de pozo y del motor son similares en gravedad especifica •Aplica en pozos altamente desviados

horizontales

o

• Protectores Modulares Es una combinacion de protectores tipo laberinto y de sello positivo, utilizados para cubrir necesidades en aplicaciones especificas. 12 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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•La bolsa de elastomero cambia de volumen segun las condiciones y mantiene los fluidos separados

SEPARADOR DE GAS CABLE

TUB. BOMBA COMB. SEP. DE GAS SELLO

El separador de gas es un componente opcional construido integralmente con la bomba, normalmente se coloca entre ésta y el protector. Sirve como

succión o entrada de fluidos a la bomba y desvía el gas libre hacia el espacio anular. El uso del separador de gas permite una operación de bombeo más eficiente en pozos gasificados, ya que reduce

los efectos de disminución de capacidad de carga, evita la cavitación a altos caudales, y evita las fluctuaciones

cíclicas

de

carga

en

el

producidas por la severa interferencia de gas. 13 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

motor

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MOTOR SENSOR

•

Bomba Es una bomba centrifuga multietapa, imprime energia al fluido para alcanzar la superficie

Componentes Clasificacion

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Principio de Operación

Principio de Operación de la Bomba Una bomba centrifuga imprime energía al fluido mediante la rotación de un impulsor llevando el liquido hasta el difusor.

presión. Cada conjunto de impulsor y difusor conforman una etapa.

Impulsor

Difusor 15 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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La rotación de los componentes convierte la velocidad en

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La función de cada etapa es llevar el fluido de un nivel a otro, incrementando su energía, hasta alcanzar una presión de descarga que permita que el fluido llegue a superficie.

Componentes de la Bomba • Impulsor

Pasajes para flujo

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Imprime energia cinetica (Velocidad) al fluido.

• Difusor

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Convierte la energía cinetica en energia potencial (Cabeza).

• Etapa Es el conjunto de un impulsor y un difusor

Difusor

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Impulsor

El Cable de Potencia El cable de potencia permite la alimentacion electrica al motor de fondo.

Cable de potencia

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Conecta el motor sumergible con la potencia generada en superficie

Componentes del Cable de Potencia Conductor

Aislamiento Armadura Barrera

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Tubo de Inyeccion (Opcional)

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Chaqueta

El cable adecuado para cada aplicacion, se selecciona teniendo en cuenta: • Propiedades eléctricas

• Resistencia al ambiente de operación • Resistencia mecánica • Temperatura

• Condiciones de manejo • Espacio disponible (Revestimiento) 22 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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• Dimensiones físicas

Forma del Cable de Potencia

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COMPONENTES

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SUPERFICIALES

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Como su nombre lo indica, se utilizan para centrar el motor, la bomba y el cable durante la instalación. Se utilizan en pozos ligeramente desviados, para mantener el motor centrado y así permitir un enfriamiento adecuado. También evitan que el cable se dañe por roce con el revestidor, a medida que es bajado en el pozo.

Las bandas se fabrican de tres materiales distintos:

· Bandas de acero negro, se utilizan en pozos donde no exista corrosión. · Bandas de acero inoxidable, se usan en pozos moderadamente corrosivos. · Bandas de monel, se usan en ambientes corrosivos. Otros accesorios pueden ser los sensores de presión y de temperatura de fondo, cajas protectoras para transporte del equipo, etc. La integración de todos los componentes descritos es indispensable, ya que cada uno ejecuta una función esencial en el sistema, para obtener en la superficie el caudal deseado, manteniendo la presión necesaria en cabeza de pozo. 31 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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También se denominan flejes, se utilizan para fijar el cable de potencia a la tubería de producción durante la instalación, y el cable de extensión del motor al equipo.

NUEVE PASOS PARA DISEÑAR EL SISTEMA BES Paso 1 – Datos Básicos Recolectar y analizar todos los datos del pozo que se usarán en el diseño Paso 2 – Capacidad de Producción

Paso 3 – Cálculos de gas Calcular los volúmenes de fluidos, incluyendo el gas, en las condiciones de admisión de la bomba Paso 4 – Cabeza Dinámica Total Determinar el requerimiento de descarga de la bomba 32 WCP - AL Saturday, February 16, 2019

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Determinar la profundidad de instalación de la bomba a la tasa de producción deseada

NUEVE PASOS PARA DISEÑAR EL SISTEMA BES

Paso 5 – Tipo de bomba

Paso 6 – Tamaño Optimo de los Componentes Seleccionar el tamaño óptimo de la bomba, el motor y el sello y revisar las limitaciones del equipo

Paso 7 – Cable Eléctrico Seleccionar el tipo y tamaño correcto del cable

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Para una capacidad y cabeza dada, seleccionar el tipo de bomba que tendrá la mayor eficiencia para la tasa de flujo deseada.

NUEVE PASOS PARA DISEÑAR EL SISTEMA BES

Paso 9 – Sistema de Bombeo de Velocidad Variable Para una flexibilidad operacional adicional, seleccionar el sistema de bombeo electrosumergible de velocidad variable.

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Paso 8 – Accesorios y Equipo Opcional Seleccionar el controlador del motor, el transformador, la cabeza de la tubería y el equipo opcional.

Tiempo de Vida del Equipo Factores que afectan el tiempo de vida Diseño apropiado del equipo

•

Temperatura del pozo

•

Gas libre

•

Viscosidad

•

Corrosión

•

Arena o materiales extraños

•

Fallas eléctricas

•

Problemas de operación

•

Tiempo de operación del equipo

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•

CONCLUSIONES • El sistema de Bombeo Electrosumergible (BES) ha demostrado ser una alternativa altamente eficiente para la producción de crudos livianos y medianos en el ámbito mundial, gracias a las ventajas que proporciona en comparación con cualquier otro SLA.

• El BES levanta altos volúmenes de fluido • El BES es aplicable en costa afuera •El BES maneja altos cortes de agua

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• El sistema BES permite controlar y programar la producción dentro de los límites del pozo, a través del empleo del variador de frecuencia.