EL BOMBEO EL BOMBEO ELECTROSUMERGIBLELECTROSUMERGIBL

EEGENERALIDADES

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VENTAJAS DEL METODO DE BOMBEO VENTAJAS DEL METODO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLEELECTROSUMERGIBLE

1. Puede “bombear” grandes volúmenes ( alrededor de 20000 BPD).

2. No obstruye en locaciones urbanas.

3. Simple de operar.

4. Fácil para instalar sensor de presión en fondo por telemetría.

5. Se puede usar Offshore.

6. Fácil de ejecutar tratamiento antiescala y anticorrosivo.

7. Disponible en diferentes tamaños.

8. Costos de producción para grandes volúmenes muy bajos.

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COMPONENTESCOMPONENTES Componentes de Subsuelo Bomba centrífuga multi-etapas Separador de Gas (Manejo del gas libre) Sección sellante Motor Electrosumergible Sensores de fondo Cable de potencia

Componentes de Superficie Tableros de frecuencia fija (Switchboards) Controlador de Frecuencia Variable (VSD)

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PSI

Motor

Sección Sellante

Separador de Gas o Intake

Bomba

Variador de Frecuencia Transformador

Motor Lead Cable

BOMBASBOMBASBombas centrífugas multietapas.

Construidas de diferentes diámetros.

Cada etapa está conformada por:

Impulsor Rotatorio

Difusor Estacionario

Efecto es transferir energía del impulsor al fluido desplazado

Su numero depende de la aplicación.

Energía Cinética

Energía Potencial

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Movimiento rotatorio: Radial (hacia fuera del impulsor)

Tangencial (en dirección al diámetro externo del impulsor).

MANGUITO

ARANDELAS DE EMPUJE

OJOFALDON

IMPULSORIMPULSOR

Resultante Dirección de flujo.

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Eje

Manguito

Faldón

Alabe

Pasaje de Fluido

Dirección deRotación

IMPULSORIMPULSOR

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PEDESTALALMOHADILLAS E. Descendente

DIAMETRO INTERNO ASIENTO

E. Ascendente

CONVERTIR LA ENERGIA DE ALTA VELOCIDAD Y BAJA PRESION,

EN ENERGIA DE BAJA VELOCIDAD Y ALTA PRESION.

DIFUSORDIFUSOR

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Electric Submersible Pumps, Inc.

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

0

10

20

30

40

50

This curve represents nominal performance to be used in pump sizing calculations.Actual pump performance will comply with acceptance limits specified in Table 4.1,

API RP 11S2 (Recommended Practice for Submersible Pump Testing -- March 1, 1990)

M3/DIABPD

CAPACIDAD

0

2

4

6

8

10

RANGO DE OPERACIONRECOMENDADO

Mar 10, 2000

Curva del Performance de la Bomba TE-11000 1 etapa @ 3500 RPM

O.D. BOMBA 5.37"/ 136.40 mm

Pies

HP de consumo

Capacidad de Levante (Cabeza)

Eficiencia Solo de la Bomba

Cabeza

0%

20%

40%

60%

80%

100%

EFICIENCIASOLOBOMBA

CARGA MOTORHP

Metros

0 500 1000 1500 2000 2500

0

5

10

15

10

CAPACIDAD(BPD)0

0

CA

BE

ZA (

Pie

s)

SE

VE

RM

INIM

AL

AC

EP

TA

BL

E

RANGOOPERACIÓNRECOMENDADA

ZONAE.ASCENDEN

RANGOE. DESCENDENTEEXCESIVO

CABEZA

CAPACIDAD

EMPUJE

CAPACIDADO

CURVA DE EMPUJE CURVA DE EMPUJE TIPICATIPICA

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Las etapas pueden clasificarse, dependiendo de la geometría del pasaje de fluido, en dos tipos:

F L U J O M I X T OF L U J O M I X T O F L U J O R A D I A LF L U J O R A D I A L

BOMBASBOMBAS

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MECANISMOS DE DESGASTEMECANISMOS DE DESGASTE

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TABLA DE SELECCIÓN TABLA DE SELECCIÓN CONSTRUCCION DE CONSTRUCCION DE

BOMBASBOMBASIN

DIC

E D

E A

GR

ES

IVID

AD

MG/LITRO ABRASIVOS

RESISTENTESABRASION

COMPRESION

RESISTENTES

ABRASION

FLOTANTE

COMPRESION

Flotante

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SUMSUMARIOARIO

5%

10%

20%

Flujo Radial

28%

Flujo Mixto

* Muy dependiente de la presión de entrada

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MATERIALESMATERIALES

BASE& CABEZA Standard: 1042 CS, Especial: 416SS, 316SS,

& Hastalloy

HOUSING Standard: 1026 CS, Especial: 9Cr-1Mo, & 316SS

EJE Nitronic 50, Monel K-500, Inconel 718 & Inconel 718 Ultra

Alta Resist

ETAPAS Standard Ni-Resist Tipo 1, Especial: Ni-Resist Tipo

4, Hierro Blanco, Hastalloy C, Duplex,

Ryton, & Ni-Al Bronze

BUSHINGS & MANGUITOS Ni-Resist, & Carburo de Tungsteno

SEPARADORES DE GASSEPARADORES DE GAS

FUNCIONES

Eliminar la mayor cantidad del gas en solución contenido en el fluido de pozo

Permitir el ingreso de fluidos al interior de la bomba

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TIPOS DE SEPARADORES DE GASTIPOS DE SEPARADORES DE GAS

•DE FLUJO INVERSO

•ROTATIVOS

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SEPARADORES DE FLUJO INVERSO

La Geometría Interna de los separadores causan un cambio direccional en el fluido que previamente ingresó.

Se componen de un laberinto que obliga al fluido del pozo a cambiar de dirección antes de ingresar a la bomba.

En este momento, las burbujas continúan subiendo en lugar de acompañar al fluido.

Estos son dispositívos estáticos

Dispositivos mecánicos muy eficientes

SEPARADORES ROTATIVOS

Usan la fuerza centrífuga para separar las fases

Consta de 3 grandes secciones:

Inductor

Cámara de Separación (Centrifuga)

Sección Separadora

Se usa en Tandem para incrementar la eficiencia (75% por sección)

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GAS GAS EN LOS SISTEMASEN LOS SISTEMAS

• Gas: Porqué?– Fluido de Pozo es una mezcla de

hidrocarbonos – Bajo suficiente presión todo existe

en la fase liquida– Si la presión baja, por debajo del

punto de burbuja, los gases se tornan envolventes

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• Disminución en la Presión: Porqué?

– La meta del equipo es la de obtener máxima tasa de flujo del yacimiento

– La tasa de producción relacionada con la presión fluyente de fondo

– Más alta es la reducción de la presión, mayor es la producción

GAS GAS EN LOS SISTEMASEN LOS SISTEMAS

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– Sin embargo, si la BHP se reduce por debajo del punto de burbuja, gas libre empieza a envolver

– Así, disminuyendo la presión de intake de la bomba se incrementa la tasa, pero introduce gas libre a esta

GAS GAS EN LOS SISTEMASEN LOS SISTEMAS

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El Gas afecta el performance de las Bombas de diferentes maneras– Incrementar el volumen total de

fluido• Disminuye la densidad

volumétrica del fluido• Causa anomalías de flujo entre

los impulsores

Gas LibreGas Libre

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Una burbuja de gas a través del impulsor actúa producto de diferentes fuerzas– Estas fuerzas producen resbalamiento

entre el gas y el liquido viajando a diferentes velocidades

– A fracciones menores de gas, este se distribuye uniformemente en los impulsores y fluye sin acumulaciones

Gas LockingGas Locking

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– A mayores fracciones de gas, el movimiento de las burbujas se retrasa al liquido causando que las burbujas se acumulen y bloqueen el ojo del impulsor creando una zona de baja presión

– Este fenómeno es llamado Gas Locking

Gas LockingGas Locking

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Ciclo de Gas en ImpulsoresSeparación de fases

El Gas se acumula dentro de impulsores

Comienza a Surgir

Gas Lock

Incrementa la Densidad

Disminuye Presión de Entrada

Incrementa Presión

Incrementa el Flujo

Disminuye % Gas Libre

Incremento % Gas Libre

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• El Inductor fuerza al fluido a ingresar al separador, aumentando la presión en el interior de este.

• Luego la centrifuga separa el líquido, que es impulsado a la parte mas alejada de la centrifuga.

FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO

• Los separadores de gas rotativos, utilizan la fuerza centrifuga para separar el gas del liquido.

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SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTESFuncionesFunciones

1. Provee conexión mecánica entre la bomba y el motor

2. Maneja la carga de empuje generado por la bomba

3. Permite la ecualización de presiones entre el aceite del motor y el fluido de pozo

4. Permite la expansión-contracción del aceite de motor debido a los ciclos térmicos

5. Prevenir la entrada de fluido de pozo al motor

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SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES

Las cámaras de un sello pueden ser de dos tipos:

• LABERINTO

• SELLO POSITIVO (BOLSA DE GOMA)

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Sello Laberíntico

Tornillo de VenteoSello Mecánico

Eje

Válvula de Drenado-Llenado

Cojinete de Empuje (Rodete)Cojinete de Empuje Descendente

Tubo

Válvula de Drenado-Llenado

SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES

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Sellos Laberínticos

Diseño de tubo en U mantiene la separación de fluidos de diferentes gravedades específicas

Cojinetes de empuje localizados en la parte inferior del sello

Sellos mecánicos para no permitir el paso de fluido de pozo a lo largo del eje

Estabilización radial en la cabeza para prevenir juego radial y excentricidades

SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES

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COJINETE DE EMPUJE (RODETE)COJINETE EMP ASCENDENTE

COJINETE EMP DESCENDENTE

SELLO MECANICO

SELLO MECANICO

COUPLING

BUSHINGVALVULA LLENADO

BOLSA ELASTOMERICA

CHECK VALVE – Un Sentido

SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTESSello Con Bolsa Elastomérica

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Sellos con Bolsa Elastomérica

Barrera positiva, no existe interferencia de fluidos

Cojinetes de empuje localizados en la parte inferior del sello

Sellos mecánicos para no permitir el paso de fluido de pozo a lo largo del eje

Estabilización radial en la cabeza para prevenir juego radial y excentricidades

SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES

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SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTESSelección ApropiadaSelección Apropiada

Viscosidad del fluido (Grados API)

Inclinación del equipo con respecto a la vertical

Temperatura de fondo y operativa del motor

Carga de empuje transmitida al sello Compatibilidad de fluidos con los elastómeros

Cantidad de HP que va a manejar

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Es un motor trifasico.

De inducción tipo JAULA DE ARDILLA.

De dos polos, similar a los utilizados en aplicaciones de superficie.

Sumergido en aceite sintético.

EL MOTOREL MOTOR

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Ranura Involuta

Cojinete de Empuje (Rodete)

Cojinete de Empuje Alta carga y Temperatura

Barniz Alta Temperatura

Arandela de Empuje

Aceite Sintético

Slot

O-Ring Alta Temperatura

Anillo Retenedor

EL MOTOREL MOTOR

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Las tres fases son conectadas al bobinado del motor, el que termina en una estrella en el interior de este, la cual trata de estabilizar un punto neutro.

Fase AFase B

Fase C

0o 120o 240o 360o

ØA

ØB

ØC

120o 120o

120o

EL MOTOREL MOTOR

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Detalle de Laminaciones de un Estator

Conductores

Slots

EL MOTOREL MOTOR

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HP que va a consumir el sistema

% de la carga a la cual trabajará

Temperatura operativa del motor

Profundidad del equipo

Velocidad del fluido

Presencia de agentes corrosivos y o carbonatos

EL MOTOREL MOTORSelección ApropiadaSelección Apropiada

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