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Corporation

“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