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  • 8/21/2019 Bomba Electri Sumergi p34 49

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    34 Oilfield Review

    Tecnologas en evolucin:Bombas elctricas sumergibles

    Chad Bremner

    Nisku, Alberta, Canad

    Grant Harris

    Inverurie, Escocia

    Alex KosmalaHouston, Texas, EUA

    Barry NicholsonSugar Land, Texas

    Albert (Chip) Ollre

    Rosharon, Texas

    Marc Pearcy

    Oklahoma City, Oklahoma, EUA

    Chris J. Salmas

    Edmonton, Alberta

    Sandeep C. Solanki

    EnCana Corporation

    Calgary, Alberta

    Por su colaboracin en la preparacin de este artculo, seagradece a Marc Fournier Carrie, Pyt-Yakh, Rusia; NatalieCollins, Csar Contreras y Jim Sams, Oklahoma City; DrewMc-Ginn, Inverurie, Escocia; Micah Schutz, Tyumen, Rusia; y BrianScott, Aberdeen.

    espWatcher, Hotline, Maximus, Phoenix, ProMotor, REDA ySpeedStar son marcas de Schlumberger.

    Las innovaciones introducidas en la tecnologa de sistemas de bombeo elctricosumergible estn brindando sus beneficios a las compaas petroleras, proporcio-

    nando ms confiabilidad, mejor desempeo y mayor resistencia en ambientes

    rigurosos. Desde la manufactura hasta el monitoreo, los sistemas de bombeo de

    avanzada estn ayudando a las compaas petroleras a optimizar la produccin, al

    mismo tiempo que protegen sus inversiones en tecnologa de levantamiento artificial.

    La historia de los sistemas de levantamiento arti-

    ficial est marcada por la innovacin; a menudo

    resultante de la evolucin gradual de una lneade productos, pero a veces fruto de esfuerzos de

    rediseos drsticos. Estos cambios condujeron a

    mejoras introducidas en los sistemas de levanta-

    miento artificial, particularmente en las bombas

    elctricas sumergibles (ESP).1 Los nuevos resul-

    tados en cuestin de desempeo y resistencia

    estn ampliando el rango de aplicaciones ESP. Y

    los avances en materia de diseo y manufactura

    estn resultando en sistemas ESP ms flexibles

    para ambientes de pozos hostiles, adaptndolos

    para prestar servicios a mayor profundidad, incre-

    mentando su capacidad de tratamiento del gas, y

    volvindolos ms resistentes a los slidos y loselementos abrasivos.

    Los sistemas ESP dependen del movimiento

    de los fluidos producidos para refrigerar el motor.

    Este requerimiento en algn momento limit

    estos sistemas a temperaturas de operacin

    internas de aproximadamente 204C [400F];

    ciertos modelos de bombas ahora poseen la capa-

    cidad para operar a temperaturas de hasta 288C

    [550F]. El empleo de fluidos producidos para

    refrigerar los motores ESP tambin incidi en el

    volumen de gas que podan manejar los sistemas

    ESP antes de experimentar recalentamiento.

    Con los avances registrados en los componentes

    de sistemas de tratamiento de gas, los sistemas

    con bombas axiales ahora pueden manejar frac-

    ciones de gas libre de hasta un 75%. Otras

    mejoras en los componentes cermicos, metalr-

    gicos y elastomricos estn haciendo que los

    sistemas ESP sean ms resistentes a la abrasin

    causada por la produccin de arena. Mediante la

    ampliacin del rango de temperaturas de opera-

    cin, el tratamiento del gas y la resistencia a laabrasin de los sistemas ESP modernos, estas

    bombas avanzadas ahora pueden instalarse en

    pozos en los cuales alguna vez se consider que

    trascendan el alcance de las aplicaciones ESP.

    Para aprovechar al mximo sus bombas,

    protegiendo al mismo tiempo su inversin en sis-

    temas de levantamiento artificial, las compaas

    petroleras monitorean el desempeo de los siste-

    mas ESP. Con los avances de la tecnologa de

    sensores, los operadores pueden ajustar el desem-

    peo de la bomba, del pozo y del yacimiento. En

    Oklahoma City, un equipo multidisciplinario de

    especialistas que trabajan en el Centro deExcelencia en Produccin de Schlumberger,

    monitorea y analiza las lecturas de los sensores

    de fondo de pozo durante las 24 horas del da.

    En este centro, los ingenieros especialistas en

    supervisin de bombas y produccin de yaci-

    mientos, trabajan junto con los operadores para

    evaluar tendencias en el desempeo de las bom-

    bas y los campos. Estas tendencias alertan a los

    especialistas en sistemas ESP, en forma tem-

    prana, acerca de la existencia de problemas de

    fondo de pozo o de superficie; usualmente a

    tiempo para adoptar medidas correctivas. Ms

    an, mediante el monitoreo de los datos de

    fondo de pozo durante los perodos de descone-

    xin o puesta en funcionamiento de las bombas,

    los ingenieros de yacimientos pueden obtener

    anlisis de presiones transitorias para asistir a

    los operadores en la evaluacin del desempeo

    de sus yacimientos.

    1. Para obtener ms informacin sobre mtodos delevantamiento artificial, consulte: Fleshman R, Harrysony Lekic O: Artificial Lift for High-Volume Production,Oilfield Review11, no. 1 (Primavera de 1999): 4863.

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    Cable dealimentacin de

    energa elctrica

    Cabezal del pozo

    Bomba

    Admisin

    Protector

    Motor ESP

    Unidad demonitoreo

    de la bomba

    Carga o elevacin

    Eficiencia de la bomba

    Potencia

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    Este artculo describe los avances ocurridos

    en el diseo de sistemas ESP, el instrumental de

    superficie y fondo de pozo, y las prcticas de

    monitoreo centralizado que estn ayudando a

    los operadores a optimizar el desempeo de las

    bombas y los campos. Algunos ejemplos de

    Canad y el Mar del Norte ilustran el rango cre-

    ciente de aplicaciones exitosas para las que se

    estn instalando bombas elctricas sumergibles.

    Mejoramiento del diseo de las bombas

    Uno de los axiomas ms antiguos del campo

    petrolero es que las operaciones crticas invaria-

    blemente tienen lugar los fines de semana o los

    das festivos, durante la noche o en condiciones

    climticas adversas. Si bien para el personal es

    duro tener que instalar una bomba bajo un tem-

    poral violento, una tormenta de arena, o con el

    viento, el fro y la nieve, estas condiciones de

    superficie tambin pueden ser adversas para las

    bombas en s. No obstante, se ha desarrollado

    una nueva lnea de bombas para satisfacer estas

    condiciones. Diseada originalmente para suinstalacin en ambientes hostiles, como los de

    las condiciones rigurosas del invierno ruso, la

    bomba elctrica sumergible REDA Maximus

    tolera temperaturas de superficie y de pozo

    extremas que en el pasado solan causar estra-

    gos en la instalacin de la bomba, llegando a

    producir incluso su falla temprana (izquierda,

    extremo superior).

    Ms que evolucionar a travs de una serie de

    mejoras pequeas en el diseo, el sistema ESP

    REDA Maximus fue concebido como un sistema

    modular, diseado para mejorar la confiabilidad

    e incrementar la eficiencia del servicio y eldesempeo de los sistemas ESP de fondo pozo.

    El sistema Maximus est compuesto por compo-

    nentes integrados que emplean conexiones

    mecnicas ms limitadas en nmero y ms sim-

    ples que los modelos previos. Este sistema

    ofrece un rango de opciones de configuracin.

    Los operadores que desean contar con un sis-

    tema estndar en cada pozo pueden instalar la

    unidad integral de motor, protector y sensor

    ProMotor. Para instalaciones que requieren ms

    flexibilidad y un diseo de aplicaciones a medida,

    el motor Maximus y el protector Maximus per-

    miten que el operador seleccione los tipos de

    protectores especficos de cada aplicacin, que

    funcionarn mejor en combinacin con la poten-

    cia y el voltaje del motor requerido para cada

    pozo en particular.

    Las conexiones elctricas, as como las co-

    nexiones entre los componentes llenos de aceite,

    han sido diseadas para incrementar la integri-

    dad. Los motores Maximus utilizan un nuevo

    36 Oilfield Review

    > Nueva conexin a la fuente de energa elctrica. Un conector rediseado ( izquierda) elimina el ais-lamiento de las conexiones elctricas en la localizacin del pozo (derecha), lo que reduce laposibilidad de contaminacin de la herramienta o de error humano.

    Cable dealimentacin de

    energa elctrica

    Conexin a la fuentede alimentacin deenerga elctrica

    > El invierno siberiano en un campo petrolero de Rusia. Para perdurar en tales condiciones, los compo-nentes de las bombas deben disearse para tolerar cambios de temperatura drsticos. Despus dearmada, la bomba se baja a las profundidades del pozo, pasando de las temperaturas menores al puntode congelamiento imperantes en la superficie al calor extremo que impone el gradiente geotrmico.

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    diseo de conector para el motor ESP (pgina

    anterior, abajo). Este diseo elimina el aisla-

    miento de las conexiones elctricas, que

    normalmente se efecta en la localizacin del

    pozo. Los componentes llenos de aceite, que se

    conectan en la localizacin del pozo, tales como

    el motor y el protector, utilizan conexiones ESP

    especiales para evitar que estos componentes

    atrapen burbujas de aire durante la conexin en

    el campo.

    Adems, el diseo Maximus elimina ciertas

    operaciones de instalacin crticas en la localiza-

    cin del pozo. Antes de ser enviados al campo,

    los motores y protectores Maximus, o las unida-

    des integradas ProMotor, se llenan con aceite y