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8/12/2019 Bombas Bes

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XX

If this problem is not solved technically the equipment will cover with scale, paraffin,

etc., as consequence we will have:

Blockage in the pumps, thus we need to carry out a work over

Maintenance costs and cleaning

Production losses.

Another problem is the accumulation of scale. It is an important factor in the production

of hydrocarbons, no matter which method of artificial lift is used; therefore the

following is done:

A laboratory analysis of the fluid.

An appropriate injection of chemicals in the bottom of the wells and the surface.

Relocation of the bottom hole equipment, with this is able to maintain the pressure

and appropriate temperature lest it get formed or it accrue the paraffin, sand.

Redesigning of the equipment, so that a blockage doesn't occur.

The product of the deposits is directed to the facilities at the same location. The

separation of the fluids is carried out at the treatment plant, until reaching acceptable

conditions for their commercialization (less than 0.1% of BS&W), according to the

National Address of Hydrocarbon (DNH).

To improve the conditions of the process and to maintain the facilities, different

chemicals are injected such as de-emulsifiers, anti sludge, corrosion inhibitors, and scale

inhibitors. Studies are conducted in the laboratory, of the content of water and

sediments (BS&W) in the different stages of the process, content of salts, content of

hydrocarbons in the injection water (ppm) and control of corrosion.


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CAPTULO I


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CAPTULO I

1. TEMA: OPERACIN EN UNA PLATAFORMA DE POZOS (WELL PAD)

CON EQUIPOS DE BOMBEO ELECTRO SUMERGIBLES (BES).

INTRODUCCIN.

Habitualmente se considera a las bombas electro sumergibles como equipos de bombeo

artificial para grandes volmenes de fluido, sin embargo se construyen en varios

tamaos para ofrecer un amplio rango desde caudales tan bajos como 300 BFPD.

Una instalacin tpica de fondo, de bombeo electro sumergible (BES), consiste de un

conjunto de bomba centrfuga y motor elctrico. La bomba est construida de un

conjunto de varios impulsores en serie montados axialmente en un eje vertical unido a

un motor elctrico. El conjunto se baja en el pozo con una tubera especial y junto a la

tubera se introduce un cable, para transmitir la energa elctrica al motor.

El bombeo electro sumergido ha probado ser un sistema artificial de produccin

eficiente y econmico. En la actualidad ha cobrado mayor importancia debido a lavariedad de casos industriales en los que es ampliamente aceptado.

En la industria petrolera, comparativamente con otros sistemas artificiales de

produccin tiene ventajas y desventajas, debido a que por diversas razones no siempre

puede resultar el mejor. Es decir un pozo candidato a producir artificialmente con

bombeo electro sumergido, debe reunir caractersticas que no afecten su funcionamiento


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La energa elctrica para alimentar el motor, proveniente en nuestro caso es de un

generador individual para cada pozo, es acondicionada mediante un transformador y un panel de control para suministrar el voltaje correcto y las protecciones adecuadas. Todos

estos equipos forman parte de las instalaciones de superficie y estn ubicadas en la

locacin del pozo.

La energa elctrica es transmitida desde superficie al motor de fondo a travs de un

cable elctrico de tres conductores o fases que van engrampadas con suncho al tubing o

tubera de produccin. El correcto diseo y dimensionamiento del equipo de fondo, es

de suma importancia para la obtencin de una instalacin satisfactoria. El conocimiento

de las caractersticas de rendimiento de cada una de las partes componentes de este

equipo permite un mejor diseo de la instalacin.

Las bombas electros sumergibles multi-etapas conocidas como BES (Bomba Elctrica

Sumergible) o ESP por sus siglas en ingls (Electrical Sumergible Pump), se han

constituido en el levantamiento artificial ms usado en los ltimos tiempos en los

campos de las compaas operadoras privadas, al igual que en los campos de la Empresa

Estatal Petroproduccin.

La caracterstica de mayor relevancia para su preferencia frente a otros sistemas de

levantamiento artificial es su adaptabilidad a casi todas las condiciones de produccin

de un yacimiento, debido a que pueden producir desde 300 hasta 100.000 barriles de

fluido por da, con profundidades de 300 hasta 20000 pies de profundidad, con


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presiones fluyentes mayores y menores al punto de burbuja. Dependiendo de las

aplicaciones, hay sistemas disponibles para temperaturas de fondo de 50 a 500 F.1

El controlador de velocidad o frecuencia variable nos permite operar la bomba electro

sumergible (BES) sobre un amplio rango de frecuencia en vez de estar limitado a la

frecuencia de lnea. Podemos sacar provecho de esto para seleccionar un tamao de

bomba y de motor capaz de manejar un amplio rango de condiciones de la aplicacin.

Lo que se hace con los controladores de velocidad variable es operar una bomba

basndose en ciertas condiciones de flujo, las cuales determinarn dentro de qu rango

de frecuencia; se debe de operar, seleccionando un motor que sea lo suficientemente

grande para proveer la potencia (HP) requerida a la frecuencia terica mxima para

nuestra aplicacin.

La tecnologa de los VSD (Variable Speed Driver) ha mejorado mucho en los ltimos

aos, permitiendo adaptarse a los cambios de produccin de un pozo ya sea controlando

la presin de fondo o el caudal productivo de ste, controlando la frecuencia de

operacin o encontrando la frecuencia ptima, permitiendo manejar los equiposautomticos con mucha facilidad, incluso se puede llevar la informacin a un

computador central.

1 Resumen de: Manual de produccin Amoco, Argentina.


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2. OBJETIVO GENERAL.

Tener un conocimiento tcnico-operativo en la operacin de una plataforma de pozos(Well Pad), que trabajan con equipos de Bombeo Electro Sumergibles (BES) dentro de

la industria petrolera.

3. OBJETIVOS ESPECFICOS.

Explicar como funciona una bomba electro sumergible (BES o ESP) con

controlador de velocidad variable cuando est operando en una plataforma de

pozos (Well Pad).

Explicar los componentes del sistema de Bombeo Electro Sumergible (BES) y

sus aplicaciones.

Metodologa de la inspeccin de bombas elctricas sumergibles, por medio de

los ejemplos de las cartas amperimtricas con el fin de determinar las causas de

posibles fallas.

Realizar un ejemplo prctico de anlisis de problemas en las bombas electros

sumergibles.

Determinar los mtodos y procedimientos para analizar los fluidos en una

plataforma de pozos (Well Pad).

Describir los parmetros de operacin de un pozo.

Describir un instructivo para arranque y parada de pozos que operan con equipos

electro sumergible.

Describir un instructivo general para la recepcin y envo de PIGS.


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4. JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO.

Este trabajo presentar los avances tecnolgicos para la operacin del levantamientoartificial elctrico que se est aplicando en las plataformas de pozos en los campos

petroleros (Well Pads).

Se explicar como funcionan los variadores de frecuencia, as como tambin los

mtodos y los procedimientos para realizar los respectivos anlisis en cada uno de los

pozos que se encuentran en una plataforma, para llegar a determinar los problemas que

afectan al rendimiento del sistema de bombeo electro sumergible.

Se ofrecer la informacin necesaria a fin de introducir los conceptos tericos de la

ingeniera de reservorios y los conceptos de operacin del controlador de velocidad

variable.

5. IDEA A DEFENDER.

Este trabajo presenta un anlisis de las operaciones de produccin por bombas electros

sumergibles en una plataforma de produccin como alternativa de explotacin, por lo

que se hace necesario explicar el trabajo adecuado para la recuperacin del petrleo.

6. VARIABLES.

6.1. VARIABLE DEPENDIENTE.

Las operaciones de produccin en una plataforma de pozos.

6.2. VARIABLE INDEPENDIENTE.

Pozos con bombas electro sumergibles (BES) en produccin

Herramientas y equipos adicionales.


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7. METODOLOGA.

En el presente trabajo, Operacin de produccin en una plataforma de pozos con bombas electro sumergibles, se ha considerado la utilizacin del Mtodo Inductivo ya

qu gracias a la deteccin de fenmenos particulares, se llegar a conclusiones

generales conjuntamente con el Mtodo Deductivo, con la observacin de fenmenos

generales, se podr llegar a hechos particulares y finalmente, el Mtodo emprico de la

Observacin con la finalidad de que este trabajo terico, practico sea realizado con

eficiencia y eficacia para la obtencin de resultados favorables y beneficiosos.

8. MARCO DE REFERENCIA.

8.1. MARCO TERICO.

Hoy en da literalmente miles de pozos producen cada vez menos, sea por la cada

de presin del yacimiento o por que las estructuras encontradas tienen presiones de

formacin muy bajas que no logran levantar el peso de la columna hidrosttica.

Cuando la energa natural del yacimiento no es suficiente para hacer que un pozo

fluya a la superficie en volmenes suficientes y econmicos, la energa natural debe

ser suplementada por medios artificiales. Estos suplementos a la energa natural se

le conocen como levantamiento artificial.

8.2. MARCO CONCEPTUAL.

Abandono de pozos:Es la actividad final en la operacin de un pozo cuando se

cierra permanentemente bajo condiciones de seguridad y preservacin del medio

ambiente.


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Barril. Una medida estndar para el aceite y para los productos del aceite. Un

barril = 35 galones imperiales, 42 galones US, 159 litros.

Barriles por da (BPD): En trminos de produccin, el nmero de barriles de

aceite que produce un pozo en un perodo de 24 horas, normalmente se toma una

cifra promedio de un perodo de tiempo largo. (En trminos de refinacin, el

nmero de barriles recibidos o la produccin de una refinera durante un ao,

divididos por trescientos sesenta y cinco das menos el tiempo muerto utilizado

para mantenimiento).

Diablo (PIG):Artefacto empleado para limpiar un ducto o para separar dos

lquidos transportados a lo largo del ducto. Se le inserta en el ducto y es

arrastrado por el fluido de aceite o gas. Un diablo inteligente est adaptado

con sensores que pueden detectar corrosin o defectos en el ducto.

Ducto:Tubera para el transporte de crudo gas natural entre dos puntos, ya sea

tierra adentro o tierra afuera.

Emulsin: Mezcla en la cual un lquido es dispersado en otro en forma de

gotitas muy finas.

Gravedad API:La escala utilizada por el Instituto Americano del Petrleo para

expresar la gravedad especifica de los aceites.


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Operador: Es aqul que toma las decisiones diarias controlando los volmenes

de diferentes formas de hidrocarburos producidos por cada pozo, en formaindividual, a travs de vlvulas de apertura y de cierre, controlando el tamao

del estrangulador y manteniendo el tratamiento adecuado de gases y fluidos

producidos. El operador tambin realiza el mantenimiento y la mayor parte de

reparaciones a cualquier equipo en el campo.

Petrleo: Mezcla de carburos de hidrgeno lquido, resultante de la

descomposicin de materia orgnica (fermentacin bioqumica), ocurrida en

paleo cuencas bajo condiciones especficas de presin y temperatura. El petrleo

comnmente se encuentra asociado con gases.

Pozo de desarrollo: Aquel que se perfora en un campo hidrocarburfero con el

propsito de realizar la explotacin de sus yacimientos.

Pozo exploratorio: Aquel que se perfora para verificar las posibles

acumulaciones de hidrocarburos entrampados en una estructura detectada por

estudios geolgicos y geofsicos.

Pozo inyector: Aquel que se perfora o acondiciona para inyectar un fluido a fin

de confinarlo o para implementar procesos de recuperacin mejorada de

hidrocarburos.

PPM: Partes por milln.


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Reservas petroleras: Volumen de hidrocarburos y sustancias asociadas,

localizado en las rocas del subsuelo, que pueden ser recuperableseconmicamente con mtodos y sistemas de explotacin aplicables a

condiciones atmosfricas y bajo regulaciones.

Reacondicionamiento de pozos:Son trabajo destinados a mejorar la

produccin de un pozo. Pueden ser trabajos de reparacin de la completacin de

un pozo o trabajos a la formacin tales como estimulaciones, acidificaciones,

fracturamientos, etc.

Revestimiento: Proceso por el que se procede a introducir en el hoyo de

perforacin, tubera de acero que se atornilla por piezas y sirve para evitar el

desplome de las paredes, permitiendo una buena marcha en la perforacin de un

pozo.

Yacimiento: Acumulacin de aceite y/o gas en roca porosa tal como arenisca.

Un yacimiento petrolero normalmente contiene tres fluidos (aceite, gas y agua)

que se separan en secciones distintas debido a sus gravedades variantes. El gassiendo el ms ligero ocupa la parte superior del yacimiento, el aceite la parte

intermedia y el agua la parte inferior.


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CAPTULO II


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CAPTULO II

2.1. FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD.

Se describen los trminos elctricos y de las frmulas bsicas relacionadas con la

operacin del bombeo electro sumergible.

2.1.1. LAS PLANTAS DE GENERACIN ELCTRICA.

La mayor parte de las plantas de generacin emplean la fuerza hidrulica de una cada

de agua o la energa calorfera producida por uranio en una planta nuclear, o la

combustin de combustibles fsiles como el carbn, petrleo o gas natural, para

producir vapor y mover una turbina acoplada a un generador.

Todos los generadores elctricos dependen de la accin de una bobina y un campo

magntico para su operacin, el generador convierte la energa mecnica en elctrica.

2.1.2. VOLTAJE (V).

Debido a que los electrones estn distribuidos normalmente en forma igual a travs de

una sustancia, se requiere de una fuerza o presin llamada fuerza electromotriz para

separarlos de los tomos y hacerlos fluir en una direccin determinada. Esta fuerza esllamada potencial o voltaje, y la unidad de medida es el voltio.

2.1.3. CORRIENTE (I).

Cuando un potencial o voltaje de fuerza suficiente es aplicado a una sustancia, causa el

flujo de electrones, llamada corriente elctrica. Un amperio es la tasa de flujo de una


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corriente elctrica y representa el nmero de cargas (coulombs) por segundo que pasan

por un punto de una material conductor.1 Amperio = 1 coulomb/segundo

2.1.4. RESISTENCIA (R).

La resistencia en cualquier sistema elctrico la presin es el voltaje aplicado, y el

resultado es el flujo de la carga o corriente. La resistencia del sistema controla el nivel

de la corriente resultante, mientras mayor es la resistencia menor es la corriente y

viceversa.

La resistencia depende de la longitud del conductor, su material, de su seccin y de la

temperatura del mismo.

2.1.5. LEY DE OHM.

Establece la relacin entre voltaje, amperaje y resistencia mediante la siguiente

ecuacin: RV

I = R I V *=

Donde I = Corriente en amperios

V = Voltaje en Voltios

R = Resistencia en Ohmios

2.1.6. ONDA SINUSOIDAL DE LA CORRIENTE ALTERNA.

En un sistema de corriente alterna monofsica, el voltaje y la corriente siguen una forma

de onda aproximadamente sinusoidal. Aumenta desde el cero hasta un mximo en una

direccin y luego decrece a cero, crece nuevamente a un mximo pero en la direccin


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opuesta y nuevamente decrece a cero, completando as un ciclo o dos alteraciones y 360

grados elctricos.GRAFICO N 1

2.1.7. POTENCIA (P).

Representa la energa necesaria para mantener un flujo de corriente, se mide en watts(W); 746 watts es equivalente a un caballo de fuerza (HP). El watt es una unidad

pequea, por la cual para la potencia de los motores se emplea el kilowatt (KW). Esta

potencia verdadera es la cantidad de potencia consumida en un circuito y se define as:

I V P *=

Donde: P = Potencia en vatios

V = Voltaje en Voltios

I = Corriente en amperios

Un sistema trifsico contiene tres fases de corriente alterna. Este sistema de fases

simples se encuentra espaciado con una diferencia de 120 grados, (ver grfico N 2). La

potencia total generada por el sistema trifsico es igual a tres veces la potencia de cada

fase.


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GRAFICO N 2

Corriente alterna Trifsica

Para obtener la potencia generada no se puede solamente multiplicar los voltios por los

amperios, y el producto del voltaje por el amperaje ser mayor que la potencia

verdadera. Esta potencia aparente es medida en voltio-amperio, o ms a menudo en una

unidad mayor como el kilovoltio-amperio, que se abrevia como KVA.

2.1.8. FRECUENCIA (F).

La frecuencia es el nmero completo de ciclos de voltaje CA que ocurre durante un

segundo (Hz).

Cuando un generador gira a travs de 360 grados, es decir, una revolucin completa, el

voltaje generado completa un ciclo. Si el generador gira a una velocidad de 60

revoluciones por segundo, el voltaje generado completar 60 ciclos en 1 segundo. Por lo

tanto, el voltaje generado tiene una frecuencia de 60 ciclos o 60 hertz.

La relacin entre la frecuencia generada (f) expresada en hertz (ciclos por segundo) y la

velocidad del rotor (N), expresada en r.p.m., y el nmero de polos (P) en el motor, est

dado en la siguiente frmula:


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f (Hertz) = NP120

2.1.9. INDUCTANCIA (L).

Muchos de los circuitos de corriente alterna contienen bobinas, transformadores y otros

aparatos elctricos que producen efectos magnticos. Cuando la corriente aumenta, el

circuito almacena energa en un campo magntico. Cuando la corriente desciende, el

circuito libera esta energa del campo magntico. Por lo tanto, estos efectos magnticos

reaccionan sobre la corriente, la demoran y hacen que se retarde con respecto al voltaje

como se ilustra en elgrfico N 3. En este se puede ver que el voltaje ha alcanzado su

mximo y ha comenzado a decrecer antes de que la corriente alcance su mximo valor.

Algo de corriente estar fluyendo dentro del circuito en el instante en que el voltaje es

cero. Esta reaccin de tipo magntico se llama inductancia y se mide en Henrys.

GRAFICO N 3

La reactancia inductiva: Es la accin de la inductancia al oponerse al flujo de

corriente alterna y que causa que la corriente se retrase respecto del voltaje; medido en

ohms y simbolizado por XL. En un circuito puramente inductivo la potencia verdaderaes cero. La formula usada para calcular la reactancia inductiva es:


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X = 2 fLL

Donde: XL = Reactancia inductiva (Ohms)

f = Frecuencia (Hertz)

L = Inductancia (Henrys)

2.1.10. CAPACITANCIA (C).

Otra clase de influencia en una corriente alterna es causada por la presencia en el

circuito de lminas alternadas de material conductor separadas por un aislamiento. Este

dispositivo se conoce comnmente como un condensador o capacitador. Un

condensador toma energa del circuito para cargar sus lminas y luego devuelve esta

energa al circuito cuando la carga es retirada. Esta propiedad de acumular una carga

proveniente del circuito y devolverla al mismo se llama capacitancia, y se mide en

Faradios. La capacitancia se opone a cualquier cambio en el voltaje y su efecto en la

corriente es que hace que esta se adelante al voltaje; y tiende a actuar en sentido

contrario a la inductancia en un circuito y es til para contrarrestar el retraso inductivo

en la corriente que es propio de la mayora de los motores de corriente alterna.

La Reactancia Capacitiva: Es la accin de la capacitancia que se opone a la corriente

alterna y hace que la corriente se adelante al voltaje; se mide en ohmios y est

simbolizada por (XC). En un circuito capacitivo puro la potencia verdadera es cero. La

frmula utilizada para calcular la reactancia capacitiva es:

X =1

2 fCC


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2.1.11. IMPEDANCIA (Z).

En un circuito de corriente alterna (C.A.) la corriente es afectada por la resistencia, lainductancia, y la capacitancia. La combinacin de un par cualquiera de estos tres efectos

se conoce como la impedancia del circuito. La impedancia de un circuito es la oposicin

total que se le presenta al flujo de corriente. La unidad de medida es el ohmio. Para

impedancias bajas se utiliza el micro-ohmio que es igual a una millonsima de un ohm.

La unidad de medida para impedancias muy altas es un megaohmio y es igual a un

milln de ohmios.

2.1.12. CONDUCTORES.

Un conductor es un material o sustancia que permite el libre flujo de electrones. Los

materiales con mayor conductividad son: oro, plata, cobre, aluminio, hierro y otros

metales.

2.1.13. AISLADORES.

Es un material o sustancia en la cual los electrones tienen gran dificultad en desplazarse.

Materiales como caucho, vidrio, ciertos plsticos y papel seco, no permiten el flujo de

electrones. El aislamiento de un cable conductor se realiza recubrindolo con materialaislante.

2.1.14. FACTOR DE POTENCIA.

El factor de potencia es la relacin entre la potencia real (KW) y la potencia aparente

(KVA), medida la primera por medio de un vatmetro y la segunda por medio de un


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Un transformador no genera potencia elctrica. Simplemente transfiere la potencia

elctrica de un devanado a otro por induccin magntica. An cuando no es 100%eficiente, est muy cercano a serlo.

Un transformador simple consiste de dos enrollamientos de alambre conductor, muy

apretados entre ambos y con un ncleo de hierro, pero aislados entre ellos.

GRAFICO N 4

Transformador simple

Fuente: Manuel Zambrano

Elaborado por: Manuel Zambrano

El enrollado que proviene de una fuente con voltaje de corriente alterna, se conoce

como primario; ste genera un campo magntico que se transmite a los espirales del

otro enrollado, llamadosecundario, y produce un voltaje en este.

Los enrollados no estn fsicamente conectados, pero se hallan magnticamente

acoplados.


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GRAFICO N 5

Transformador de 2700 KVA

Fuente: Campo TiguinoElaborado por: Manuel Zambrano

El voltaje es cambiado en proporcin exacta en el nmero de espirales en cada

enrollado. Por ejemplo, si un enrollado de alto voltaje tiene 1000 espirales y est

conectado a un circuito de 4160 voltios, en el lado de bajo voltaje el enrollado de 100

espirales proporcionar 416 voltios.

En un auto-transformador hay un solo enrollado, una parte va para el alto voltaje y otra

a la zona de bajo voltaje. No existe aislamiento entre los dos circuitos.

GRAFICO N 6Auto transformador

Fuente: Manuel ZambranoElaborado por:Manuel Zambrano


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Conexiones Estrella y Tringulo:Los dos mtodos importantes de conectar los dispositivos de corriente alterna trifsicos,

particularmente los generadores y los transformadores, es por medio de conexiones

estrella o tringulo.

GRAFICO N 7

2.2. FUNDAMENTOS HIDRULICOS.

Se describen los trminos y frmulas bsicas relacionadas con las aplicaciones del

bombeo electro sumergible.

2.2.1. DENSIDAD ( ).Densidad es la masa de una sustancia por unidad de volumen, se mide en kilogramos

por litro o en libras por pie cbico. Por ejemplo la densidad del agua es de 8.328 lb / gl

o 62.4 lb / pie3 y la densidad del aire es de 0.0752 lb / pie3 a condiciones estndar de

14.7 psi y 60 F. La densidad es inversamente proporcional a la temperatura, es decir, si

esta sube, la densidad disminuye, porque el volumen aumenta con la temperatura.


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2.2.2. GRADIENTE DE PRESIN.

Es la presin ejercida por un fluido por cada pie de peso de fluido. El agua fresca odulce ejerce una presin gradiente de 0.433 psi / ft.

La gradiente de presin del agua se ha tomado como referencia para el diseo del

sistema de bombeo elctrico.

2.2.3. GRAVEDAD ESPECFICA.

Es la relacin de la densidad o peso especfico de un fluido, con respecto a la densidad

del agua a condiciones estndar. La gravedad especfica de los gases se compara con la

densidad del aire a condiciones estndar de presin y temperatura.

La gravedad especfica de un crudo se determina empleando el termo-hidrmetro, es

decir, se mide los grados API y la temperatura del lquido. Este valor se lo denomina

gravedad observada y se la debe corregir a 60F mediante tablas de correccin. En la

industria petrolera se tiene una relacin entre la gravedad especfica y los grados API

mediante la siguiente ecuacin:

API Especficaedad Grav 5.131 5.141. +=

Con el valor de la densidad API podemos obtener la gravedad especfica. Diez grados

API corresponden a una gravedad especfica de 1 que es el caso del agua.


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2.2.4. VISCOSIDAD ( ).

La viscosidad es una propiedad fsica importante en los fluidos. La viscosidad es la

resistencia que tienen los lquidos y los gases, para fluir libremente dentro de una

tubera Todos los fluidos reales ofrecen resistencia a tales esfuerzos cortantes.

2.2.5. PRESIN DE ENTRADA A LA BOMBA.

En el funcionamiento de las bombas electro sumergibles, el factor ms importante es el

nivel de fluido sobre la bomba o la presin de entrada que tendra la misma. Es

importante que esta presin est en un rango estabilizado o constante cuando el pozo

est produciendo. La presin de entrada a la bomba se establece midiendo los pies de

lquido sobre la succin de la bomba, ms la presin en superficie.

Con la presin de entrada a la bomba debemos cuidar que este valor est por encima del

punto de burbuja, ya que esta es la presin a la cual se forma la primera burbuja de gas

libre, para poder as evitar el fenmeno de cavitacin.

2.2.6. EL CAUDAL.

Es el flujo de un fluido, la relacin entre la cantidad de fluido que se transporta por elinterior de una tubera y la velocidad del flujo.

Esta relacin se expresa as:

V AQ *=

Donde: Q = caudal; pie3 / seg.

A = rea de flujo en la tubera; pies2

V = velocidad de flujo en la tubera; pie / seg.


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2.2.7. FRICCIN EN LAS TUBERAS.

Es la restriccin al flujo que se presenta en el interior de una tubera, principalmentedada por:

Las paredes internas; al ser de acero y nuevas presentan menor resistencia, pero si

son antiguas y presentan incrustaciones tendrn resistencia mayor.

Dimetro interno de la tubera; el dimetro es inversamente proporcional a la

resistencia, un dimetro mayor presentar una menor resistencia.

Longitud de la tubera; a mayor longitud ms potencia o presin para desplazar

lquidos y gases.

Viscosidad; a mayor viscosidad ms resistencia.

Los valores de friccin se encuentran tabulados en manuales y handbooks; tambin se

disponen de programas computarizados. La ecuacin para definir la friccin es:

Friccin = PDm*

48D*C*1.32

V

54.01

0.63

(5-50)

Donde: Friccin. = Prdidas por friccin en la tubera; pie

V = Velocidad del fluido; pies / seg.

D = Dimetro interno tubera; pulg.

C = Coeficiente de

Friccin = 100 para tubera vieja (ms 10 aos)

= 120 para tubera nueva (menos 10 aos)


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= 130 para tubera recubierta internamente con fiberglass

= 140 para tubera recubierta con plsticoPDm = profundidad de asentamiento de la bomba; pies

2.2.8. BOMBAS CENTRFUGAS.

Una bomba centrfuga es un dispositivo que convierte la energa mecnica de un

impeler, en energa hidrulica al lquido que desplaza. Una bomba para una etapa o

impeler tiene, a una velocidad y viscosidad determinada, una curva de rendimiento o

perfomance en donde se establecen las relaciones entre la capacidad de levantamiento

desarrollada por la bomba y la capacidad de bombeo, emplendose agua de gravedad

especfica 1 como lquido de referencia.

Tomado de: Operaciones de produccin de petrleo, E. Benalczar, Pg. 79

2.2.9. CAVITACIN.

Cuando un lquido ingresa al impeler de la bomba, se incrementa la velocidad y se

reduce la presin. Si la presin disminuye por debajo de la presin de vapor

correspondiente a la temperatura del lquido, este se vaporizar, formando una mezclade lquido y bolsas de vapor.

El efecto ms representativo de cavitacin en una bomba se presenta con ruido y

vibracin. Esto se debe por el colapso de las burbujas de vapor cuando alcanzan el lado

de alta presin en el impeler. Se puede presentar roturas del eje y fatigas en la bomba,


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aunque en las bombas electro sumergibles la cavitacin ocurre rara vez, se debe realizar

un buen diseo y disponer de una buena presin de entrada a la bomba.

2.2.10. BLOQUEO POR GAS (GAS LOCKING).

En las operaciones de las bombas electro sumergibles (BES) es un fenmeno ms

comn, y ocurre cada vez que hay un exceso de gas libre en el fluido que esta

ingresando a la bomba. Este fenmeno puede considerarse como una forma de

cavitacin.

2.2.11. POTENCIA AL FRENO.

La potencia total requerida por una bomba para realizar un trabajo especfico es:

Eff HHP

BHP =

Eff GS piesCabezaGPM

BHP%*3960

.*)(*= (5-61)

2.2.12. LA POTENCIA DE PLACA HP.

Es la mxima recomendado por el fabricante para la operacin; en el pozo se utilizar el

95 % de este valor. El principal factor que afecta la eficiencia del motor es la

temperatura de operacin y est determinado por el grado de remocin de calor del

fluido de la formacin, que se desplaza por la parte externa del motor. La velocidad del

fluido ser mayor a un pie por segundo.


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EL VOLTAJE DE PLACA.

Es el valor que se debe disponer en los terminales del motor para generar la potenciarequerida, se debe considerar la prdida de voltaje que produce el cable por su longitud

y tipo, para determinar el valor correcto en superficie.

LA CORRIENTE DE PLACA.

Es el valor requerido por el motor a la potencia y voltaje de fbrica. Si la corriente es

menor, el motor trabajar a menor carga.

EL TORQUE DEL MOTOR.

Es el valor que producir el motor cuando trabaje a full carga y velocidad.

LA EFICIENCIA DEL MOTOR.

Es la relacin entre la potencia de salida y la potencia de entrada expresada en

porcentaje. La eficiencia operativa debe estar entre valores de 80% y 90 % o ms; ste

valor vara con la carga.

Tomado de: Manual de produccin Amoco, Argentina.


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2.3. CARACTERSTICAS DE UN POZO QUE REQUIERE LEVANTAMIENTO

ARTIFICIAL.

INTRODUCCIN.

Un pozo productor de petrleo es una facilidad conformada por la tubera de

produccin, el revestimiento, el cabezal del pozo, el reductor, lneas de flujo y algunos

accesorios ms que se puede instalar.

Si la energa natural de un yacimiento es suficiente para promover el desplazamiento de

los fluidos desde su interior hasta el fondo del pozo, y de all hasta la superficie, se dice

que el pozo fluye "naturalmente". Es decir, el fluido se desplaza como consecuencia del

diferencial de presin entre la formacin y el fondo del pozo.

La explotacin convencional, incluye la recuperacin natural o primaria, que puede

ocurrir con flujo natural o bien con sistemas artificiales de produccin.

La produccin primaria se define como la recuperacin de hidrocarburo asociada a

mecanismos naturales de empuje en un yacimiento, como expansin de la roca y el

fluido, gas disuelto, acufero activo, casquete de gas o bien drene gravitacional, en

yacimientos naturalmente fracturados.Durante esta etapa el flujo de fluidos dentro del yacimiento, ocurre por energa propia

de l. En ocasiones las presiones de fondo de los pozos no son suficientes para llevar los

fluidos hasta la superficie, por lo que es necesario disear e instalar un sistema artificial

de produccin que permita recuperar estos hidrocarburos, antes de considerar cualquier

proceso de mayor costo y de tecnologa sofisticada.


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Durante la vida productiva de los yacimientos, la presin tiende a disminuir debido a la

explotacin del campo, a tal grado que los pozos productores dejan de fluir de formanatural, en variadas ocasiones estas disminuciones de presin pueden ser originadas por

daos en los pozos, ocasionados principalmente por la misma operacin, generalmente

este dao es reacondicionado mediante limpieza y estimulaciones.

Cuando no se tiene dao en la formacin y el flujo de fluidos no es capaz de llegar a las

instalaciones superficiales, es necesario implantar un sistema artificial de produccin,

acorde a las caractersticas del campo. Se debe efectuar un estudio en el que involucre

los diferentes sistemas artificiales, como son: Bombeo Mecnico Convencional (BMC),

Bombeo Elctrico Sumergible (BES), Bombeo de Cavidad Progresiva (BCP), Bombeo

Hidrulico (BH) y Levantamiento Artificial por Gas (LAG), los que ayudan a vencer las

cadas de presin y mantener el pozo fluyendo.

Existen varios parmetros a tomarse en cuenta para la seleccin del Sistema de

Levantamiento Artificial ms adecuado, pero en este trabajo slo se tomarn en cuenta

aquellos pozos que utilizarn el sistema de Bombeo Elctrico Sumergible (BES).

Una instalacin de este tipo puede operar dentro de una amplia gama de condiciones y

manejar cualquier fluido o crudo, con los accesorios adecuados para cada caso.

En consecuencia, es mayormente posible la aplicacin de Bombeo Elctrico Sumergible

en pozos que se encuentren bajo las siguientes condiciones: altas tasas de produccin,

alto ndice de productividad, baja presin de fondo, alta relacin agua petrleo, y baja


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relacin gas lquido (RGL). En caso de alta RGL, se puede emplear este mtodo

utilizando un separador de gas.

2.3.1. COMPORTAMIENTO DEL POZO.

Predecir el comportamiento del pozo es una tarea difcil y compleja, pero es

probablemente uno de los pasos ms importantes en el diseo de un sistema de bombeo

electro sumergible.Los yacimientos de crudo son formaciones de rocas, en donde los espacios vacos son

llenados con petrleo bajo una cierta cantidad de presin.

Los yacimientos estn clasificados como de: alta presin y baja presin. Hay casos

donde un pozo recin perforado comienza a fluir con flujo natural (alta presin). La idea

es entender que el yacimiento est presurizado.

Las fluctuaciones de las presiones del yacimiento, los cambios en la composicin y en

las propiedades del fluido, afectan la capacidad de produccin del pozo.

2.3.2. PRESIN ESTTICA (Pr).

Es la presin promedio del yacimiento, la presin mxima en la roca. Es una medida de

la energa total disponible en el yacimiento. Mientras mayor es la presin del reservorio(Pr), habr ms disponibilidad de energa para producir los fluidos. La presin esttica

es el valor inicial de energa. Si perforamos en el yacimiento y comienza la migracin

de fluidos, la presin declinar a la salida del yacimiento. Si no fuese una presin menor

en las perforaciones, no habra flujo ya que debe haber un diferencial de presin para

que se produzca el movimiento de fluidos.


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3. Otros mtodos han sido desarrollados para calcular el IPR de un pozo, entre ellos

el mtodo de Standing para pozos con daos con skin.

2.3.5. NDICE DE PRODUCTIVIDAD (IP).

El ndice de productividadIP se define como el caudal de produccin en barriles por da

que puede lograrse por cada psi de reduccin en la presin de fondo del pozo.

El ndice de productividad ha sido utilizado para estimar la capacidad de los pozos. Por

tanto el IP es una medida del potencial del pozo o de su capacidad de producir.

El caudal de produccin no siempre cambia segn la presin de fondo con produccin

en forma lineal como parecera suceder en la ecuacin del IP.

En resumen el IP puede utilizarse cuando:

1. El pozo produce slo petrleo o slo agua.

2. Las presiones de fondo con produccin estn por encima del punto de burbujeo.

3. No se dispone de mejores datos.

Se lo representa con la siguiente frmula:

PbPwf Cuando Pr

=Pwf

qo IP

Donde: qo = Tasa de flujo,

Pwf = Presin de fondo (Al caudal de prueba), psig

Pr = Presin promedio del yacimiento, psig.

Pr-Pwf = Diferencia de presin de fondo (drawdown) (P)


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En la prctica los valores de IP son muy variados, esto depende de las caractersticas de

produccin de cada pozoDebido a las variaciones del IP se han fijado valores como indicativos de la

productividad de un pozo:

IP < 0,5 B/D/psi es Bajo

0,5 IP 1,5 B/D/psi es Intermedio

IP > 1,5 B/D/psi es Alto o bueno

Asumiendo un IP constante, podemos transformar la ecuacin anterior para resolver

nuevas tareas de produccin (qo) en base a nuevas presiones de flujo (Pwf):

Pwf)IP(Pr qo =

2.3.6. RELACIONES DEL COMPORTAMIENTO DE AFLUENCIA DE

FLUIDO (CURVA IPR).

Cuando se trata de yacimientos con empuje por gas en solucin se ha establecido que el

ndice de productividad no es constante, para esto en 1968, J.V. Vogel desarroll un

estudio matemtico completo para calcular el IPR de un yacimiento con empuje de gas

disuelto, el resultado de su estudio es una curva de referencia sin dimensiones que se haconvertido en una herramienta efectiva en la definicin del comportamiento de

afluencia del pozo.

La ecuacin emprica desarrollada por Vogel es la siguiente:

2

max Pr 8,0

Pr 2,01

= Pwf Pwf qo

qo


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1. Los pozos que producen bajo empuje hidrulico, el IP permanece constante para una

amplia variacin en tasa de flujo en tal forma que esta es directamente proporcional ala presin diferencial de fondo.

2. En pozos con alta tasa de flujo o en yacimientos con empuje de gas en solucin, la

proporcionalidad no se mantiene y el IP disminuye, esto se debe a:

Efecto de la turbulencia por el aumento de la tasa de flujo.

Aumento de la o con la cada de presin por debajo del punto de burbuja.

Reduccin de la K debido al dao de formacin.

2

Pr 8,0

Pr 2,01

= Pwf Pwf

qqo

mx

Donde: qo = Tasa de flujo

Pwf = Presin de fondo fluyente, psig

Pr = Presin promedio del yacimiento, psig

qmx = Caudal mximo de produccin (a Pwf=0).

El ndice de productividad se puede calcular usando una versin modificada de la

ecuacin de Vogel para yacimientos en los cuales la presin de prueba se encuentra por

debajo de la presin del punto de burbuja.

+

=2

8,02,018,1

Pr Pb

Pwf Pb

Pwf PbPb

qoPI

Para calcular cualquier caudal de flujo mayor a qb (donde Pwf < Pb), la ecuacin de

Vogel se puede expresar de la siguiente manera:


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+=

+=

2

2

max

Pr 8,0

Pr 2,01

8,1

8,02,01)(

Pwf Pwf PbPI qbqo

Pb

Pwf

Pb

Pwf qbqqbqo

Donde: qo = Caudal de flujo a una determinada presin Pwf,

Pwf = Presin de flujo, psig.Pb = Presin de burbuja, psig.

qb = Caudal de flujo a Pb

qmx = Caudal mximo de produccin (a Pwf = 0),

Y donde:

8,1*

)(Pr Pb IP

qx

Pb IPqb

qxqbqmx

==

+=

Fuente: BAKER HUGHES, Manual de Bombeo Elctrico Sumergible, CENTRILIFT

La relacin de Vogel trabaja bien en pozos con cortes de agua bajo el 50%.Para cortes de agua ms altos, se ha desarrollado un mtodo, el que toma un promedio

aritmtico de las ecuaciones del IP e IPR para obtener un IPR compuesto.

2.4. COMPORTAMIENTO DE LAS PRESIONES.

El comportamiento de las presiones (estticas y fluyentes) nos permiten hacer una

evaluacin de las condiciones del reservorio: Cadas de presiones del yacimiento a


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travs del tiempo o ganancia de presin en caso de recuperacin mejorada, que nos

permite proyectar produccin de petrleo, agua y gas a futuro; y prever proyectos derecuperacin mejorada e implementacin de algn tipo de levantamiento artificial en un

determinado momento de la vida productiva del campo.

La presin de yacimiento (Pr) y la fluyente (Pwf), son obtenidas mediante medidores de

presin mecnicos (AMERADAS) y electrnicos (MEMORY GAUGES).

2.4.1. PRUEBAS DE RESTAURACIN DE PRESIN (BUILD-UP).

Cuando el pozo es capaz de producir naturalmente y tienen un bajo corte de agua, es

recomendable tomar presiones fluyentes y estticas del pozo realizando una prueba de

restauracin de presin. Si el pozo no fluye, al menos debe tomarse presiones estticas.

2.4.1.1. PROCEDIMIENTO.

El procedimiento consiste en bajar bombas de presin mientras el pozo est fluyendo,

efectuando paradas de la herramienta a tiempos y distancias prudenciales (ms o menos

10 minutos cada 2000 pies), para registrar las presiones fluyentes. Cuando los

elementos de presin llegan a la mxima profundidad posible, procurando que estn lo

ms cerca de la formacin productora en evaluacin, se registra la presin de fondo

fluyente durante un tiempo que se estime conveniente, el mismo que es aprovechado

generalmente para efectuar una prueba de produccin del pozo. Concluido el tiempo de

flujo, se cierra el pozo y se inicia la restauracin de presin del mismo durante cierto

tiempo, se sacan los elementos de presin con paradas a distancias y tiempos

preestablecidos que normalmente son los mismos que cuando se bajaron, para as

registrar las presiones estticas. Al finalizar el build-up, la herramienta es sacada del


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pozo y ste es abierto para que contine fluyendo. Las cartas de presin, que son

sacadas de las bombas, son analizadas mediante mtodos de Ingeniera.

El anlisis del Build-up en las arenas productoras de un campo hidrocarburfero, es uno

de los estudios ms importantes del yacimiento, ya que permite conocer el

comportamiento real del mismo, para poder adoptar decisiones inmediatas o a futuro

con el objeto de mantener su presin y capacidad neta de produccin.

2.4.2. ANLISIS DE LAS PRUEBAS DE RESTAURACIN DE PRESIN.

El correcto anlisis de estas curvas, que es un proceso en el cual el pozo produce a una

cierta tasa y luego se produce un cierre, con el fin de proporcionar un alto grado de

confianza. Nos permitir obtener los parmetros bsicos del yacimiento para la toma

adecuada de decisiones. Se han utilizado tres mtodos para su evaluacin que son: El

mtodo de Horner, MDH y Curvas tipos.

El anlisis de las pruebas de restauracin de presin nos da los siguientes resultados:

Los pozos han tenido daos muy altos o moderados.

Los parmetros como Pwf, Pr, qo, son los valores ms realistas que se utilizan para

hacer los respectivos diseos de levantamiento artificial.

Como es lgico el ndice de productividad actual (IPA), antes de remover el dao

son menores al ndice de productividad ideal o ganancia despus de remover el dao

(IPI). Las prdidas de presin debido al dao de formacin (Pskin), cuando tienden

a cero, no hay ganancia despus de remover el dao, el IPI IPA. La pendiente (m), depende del criterio y experiencia del que la interpreta.


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2.5. VOLUMEN TOTAL DE FLUIDOS.

Cuando la presin a la entrada de la bomba, sea sta hidrulica o elctrica, y sea menorque la presin de burbuja, es necesario determinar el efecto del gas en el volumen de

fluido a bombear a fin de seleccionar la bomba apropiada, para lo cual hay que

determinar los volmenes de petrleo, agua y gas libre a producir.

Una de las reas de mayor preocupacin es el gas libre. ste, en el fluido producido,

ocupa espacio en el impulsor que podra ser ocupado por el crudo. Esto reduce la

eficiencia volumtrica. Lo que significa, que si queremos producir 1 barril de petrleo

en la superficie, necesitaremos producir ms en el fondo; por lo que se deber disear

una bomba un poco ms grande de lo que disearamos para agua.

En conclusin, para obtener un correcto diseo del equipo a utilizar es necesario realizar

varios anlisis, considerar todas las propiedades del fluido a producir, Presin, Volumen

y Temperatura (PVT); considerar las limitaciones fsicas y utilizar varias correlaciones.

2.6. COMPONENTES DEL SISTEMA DE BOMBEO ELECTRO

SUMERGIBLE (BES) Y SUS APLICACIONES.

Los componentes del sistema de bombeo electro sumergible se pueden dividir en dos

grupos: Equipos de Fondo y Equipos de Superficie

2.6.1. EQUIPOS DE FONDO.

El equipo de fondo est suspendido de la tubera de produccin y cumple la funcin delevantar la columna del fluido necesaria para que el pozo produzca. Consiste de los


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siguientes elementos bsicos motor elctrico, protector, intake, bomba, cable de

extensin a motor y cable de potencia.

Entre los elementos complementarios del sistema estn el separador de gas, manejador

avanzado de gas AGH y la unidad sensora de presin y temperatura, DMT. Algunos de

los accesorios adicionales comnmente usados son: vlvula de retencin, vlvula de

drenaje, centralizadores, camisa de refrigeracin, protectores de cable, Y tool,

empacaduras, conectores elctricos y sistemas de inyeccin de qumicos.

GRAFICO N 8

Ensamblaje tpico de un equipo BES o ESP

Fuente: Presentacin Reda ESP systemsElaborado por: Manuel Zambrano


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2.6.1.1. MOTOR ELCTRICO DE LA BOMBA ELECTRO SUMERGIBLE

(BES).

Es un motor elctrico colocado en la parte inferior del sistema, recibe la energa desde

una fuente superficial, a travs del cable. Son motores de induccin, trifsicos, tipo jaula

de ardilla, con dos polos. Estos motores giran a 3475rpm a 60Hz; estn llenos

completamente de aceite mineral altamente refinado o con aceite sinttico el cual

lubrica los cojinetes y provee resistencia dielctrica y conductividad trmica para

disipar el calor generado hacia el housing del motor.

El voltaje de diseo y operacin de estos motores puede ser tan bajo como 230V, o tan

alto como 5000V. Los requerimientos de amperaje pueden variar entre 12 y 110Amps.

El motor puede ser utilizado con corriente alterna a 60Hz 50Hz. La cantidad de HP

simplemente incrementar la longitud del motor.

El motor consta de rotores, usualmente de 12 a 18 pulgadas de largo, montados sobre un

eje y ubicados en un campo magntico (estator) construido dentro del housing.

Los motores estn disponibles en cinco series diferentes: 375, 456, 540, 562 y 738 paraaplicaciones en pozos con casing de dimetro externo de 4.50", 5.50", 6.625", 7.00",

8.625 y mayores, respectivamente.


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GRAFICO N 9

Conjunto Estator y Rotor

Fuente: CENTRILIFT, Curso Avanzado de Operaciones de B.E.S.

Elaborado por:Manuel Zambrano

El comportamiento de los motores cambia de acuerdo a la carga a la que estn

sometidos. Cada tipo de motor tiene sus curvas de rendimiento de velocidad, factor de

potencia, eficiencia y amperaje en funcin del porcentaje de carga.

Los arrancadores,de acuerdo a Reda-Schlumberger, vienen en ciertos rangos como:

600 V, 1000 V, 1500 V, 2400 V, etc. El voltaje del motor est seleccionado tomando encuenta las prdidas en el cable, as que el voltaje en la superficie ser compatible con el

arrancador, los transformadores y otros.

Los motores pueden venir tanto en secciones simples como en tandem o en serie. En

una seccin simple la potencia no puede ser aumentada. En cambio, una seccin tandem

puede ser conectada con otra para aumentar la capacidad del motor.


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Tambin segn Reda-Schlumberger, cuando se combina los motores tandem, se debe

mantener la misma potencia HP y voltaje para cada uno. Por ejemplo, se hace un motorde 300 HP combinando dos motores de 150 HP, en lugar de combinar un motor de 200

HP y otro de 100 HP. Con dos motores juntos, tenemos el doble de la potencia, es decir,

las potencias se suman. El voltaje tambin ser el doble, pero el amperaje no variar.

Si el motor opera a una mayor frecuencia como 65 HZ, es capaz de entregar ms

potencia. A una frecuencia mayor, el motor buscar ms voltaje, y si no se provee,

tomar ms corriente para compensar funcionando a mayor temperatura.

200 HP * (65 / 60) = 217 HP

2194 volt * (65 / 60) = 2377 volt

55.5 amp = 55.5 amp

Un punto muy importante a considerar es la correcta proteccin de los motores en

subsuelo. Los controladores pueden dar un nivel de proteccin simple o sofisticado. Un

controlador simple puede detectar condiciones de sobrecargaOL o baja cargaUL

solamente.

Los controladores sofisticados pueden detectar condiciones como desbalance entre

fases, falla de fase, puestas a tierra, etc.

Los valores de sobrecarga y baja carga normalmente se ajustan alrededor de 15 % para

sobrecarga y 20 % para baja carga de la corriente de operacin respectivamente.

El motor tiene un cojinete de empuje o thrust bearing que soporta la carga de los rotores

y eje al igual que el cojinete de un protector, tambin es de zapata slida.


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Cada etapa tiene un impulsor y un difusor. La parte rotativa, el impulsor o impeler,

genera fuerzas centrfugas que aumentan la velocidad del fluido (energa cintica), y la parte estacionaria, el difusor, dirige el fluido de la forma adecuada al siguiente impulsor,

transformando parte de la energa cintica en energa potencial.

FIGURA # 1

El corte transversal de una bomba muestra los difusores e impulsores

Fuente:Weatherford, Electric Submersible Pumping Systems


El fluido entra al impulsor por un orificio interno, cercano al eje y sale por el dimetro

exterior del impulsor. El difusor dirige el fluido hacia el siguiente impulsor.

El impulsor es fijado al eje y gira con l. El difusor es esttico dentro de la carcaza de la

bomba.


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Dependiendo del tipo de etapa, el impulsor tiene de 7 a 9 alabes los que proveen un

movimiento suave al fluido. Adems, el nmero de los alabes siempre es diferente en eldifusor que en el impulsor para prevenir la vibracin.

GRAFICO N 10

Vista superior de una etapa recortada y sus labes

Fuente:REDA, Curso Avanzado de Operaciones de B.E.S.


Los impulsores son de dos tipos: flujo radial y flujo mixto. El tipo de flujo radial es

usado para producir a tasas bajas y las etapas ms grandes son del tipo flujo mixto.

La geometra interna de la bomba controla cunto volumen puede pasar a travs de la

misma.

Si una etapa produce 10 gpm por ejemplo, dos etapas no producirn 20 gpm; ellas

producirn igual 10 gpm. La cantidad de altura producida es diferente. Si una etapa

produce 10 pies, dos etapas producirn 20 pies, cuatro etapas producirn 40 pies. En

consecuencia, la cantidad de flujo es constante y la altura producida es aditiva.


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FIGURA # 2

Recorrido del fluido dentro de las etapas de la bomba

Difusor Impulsor

FluidoEje

- E T A P A -

( I m p u

l s o r

+ D i f u s o r )

Fuente: CENTRILIFT, Curso Avanzado de Operaciones de B.E.S.


Con respecto a la forma en que se maneja el empuje generado en la bomba, tenemos tres

tipos bsicos de construccin de bombas REDA:

1.- Construccin flotante FL. Cada impulsor tiene libertad para moverse hacia

arriba o abajo en el eje, se puede decir que flota en el eje.

2.- Tipo "BFL" Construccin con los impulsores inferiores tipo flotante. Los

impulsores superiores son del tipo compresin mientras los inferiores son del tipo

flotante. Este es un diseo especial para eliminar todo el empuje descendentetransmitido al protector.

3.- Construccin tipo compresin. Cada impulsor est fijo al eje de forma rgida de

modo que no puede moverse sin movimiento del eje. Todos los impulsores son

comprimidos en conjunto conformando un solo cuerpo rgido, de tal que si un

impulsor trata de moverse hacia arriba o hacia abajo, este tratar de mover tambin

al eje y al conjunto de todos los impulsores con l.


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CONFIGURACIONES.

Tandem Central (CT).- Esta es una bomba con conexiones de planchas que permite concertar juntas cualquier cantidad de secciones. Este es el tipo ms

comn de bomba sumergible para pozo petrolero.

Tandem Inferior (LT).- Esta bomba est ensamblado con una entrada

incorporada en la base.

Tandem Superior (UT).-Esta es una bomba con un cabezal de descarga

incorporado.

2.6.1.3. LA SECCIN DE ENTRADA O INTAKE.

El intake es quien permite la entrada del fluido del pozo hacia la bomba por medio de

los orificios de entrada, un pozo debe producirse con una presin de sumergencia

superior a la presin de burbujeo, para mantener los gases en solucin a la entrada de la

bomba. Esto no es normalmente posible, por lo cual los gases deben separarse del

lquido antes de la entrada de la bomba para alcanzar una mxima eficiencia del

sistema. De acuerdo a la cantidad de gas esperada en la seccin de entrada se determina

el uso de una seccin de entrada simple -Intake- o un Separador de Gas.

2.6.1.4. ADMISIN/SEPARADOR DE GAS.

Hay dos tipos bsicos de admisiones: una admisin estndar y un separador de gas. La

admisin/separador de gas est fijada a la base de la bomba y al cabezal del protector.

Como indica el trmino, la funcin de la admisin es proporcionarle al fluido del pozo

una va hacia el protector. La funcin del separador de gas es para proporcionar una va


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para el fluido del pozo hacia la bomba pero tambin separa y elimina el gas antes que

llegue a la bomba.El gas en un pozo sale de la solucin en forma similar a como el CO2 sale en burbujas

de un refresco cuando se quita la tapa. Cuando la presin del fluido disminuye

suficientemente, el gas comienza a salir de la solucin. El gas no es necesariamente

bueno para la bomba. Las burbujas de gas ocupan un espacio valioso en el impulsor y

los pasajes de flujo. Si hay demasiado gas, las burbujas afectan el rendimiento de la

bomba, desplazando el lquido y causando que la bomba se trabe por el gas; lo que

provocar:

Prdida de produccin.

Ciclos de encendido y apagado por la insuficiente carga sobre el motor.

Los separadores de gas son tambin secciones de entrada pero tienen algunos

componentes adicionales diseados para evitar el paso de gas libre hacia la bomba.

2.6.1.4.1. TIPOS DE ADMISIONES:

Estndar.- El tornillo estndar en la admisin proporciona orificios de admisin y

una pantalla para las secciones de la bomba tandem central y superior.

Admisin ARZ.- Utiliza rolineras y camisas de zirconio para proporcionar una

mejor proteccin y confiabilidad. Est construida de la misma manera que la

admisin estndar excepto por el material de la rolinera.

Admisin Integral.- Estn diseadas como parte de la base de la bomba y no estn

atornilladas. Se encuentran en bombas ms grandes o de baja temperatura.


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2.6.1.5. TIPOS DE SEPARADOR DE GAS.

2.6.1.5.1. RETRO FLUJO.

Este diseo se basa en forzar el flujo del fluido en el hueco del pozo para cambiar

abruptamente de direccin en donde las burbujas ms livianas de gas continan

subiendo en vez de cambiar de direccin. Puesto que estos separadores no entregan

ningn trabajo al fluido tambin son llamados Separadores Estticos.

2.6.1.5.2. SEPARADOR DE GAS DINMICO O ROTATORIO.

Este diseo es ms efectivo que el de retro flujo y utiliza la fuerza centrfuga para el

proceso de separacin.

Un inductor en forma de taladro proporciona elevacin (presin) sobre el fluido.

A medida que el fluido sube en el separador, las paletas en el conjunto del inductor

fuerzan al fluido ms denso a ir hacia fuera, mientras el gas menos denso tiende a

moverse hacia el dimetro interno del eje. El fluido ms pesado entonces es conducido

por orificios en el cabezal hacia el dimetro interno de la bomba y el gas menos denso

es dirigido a travs de otro conjunto de orificios hacia el exterior del separador, y de

nuevo dentro del anillo del pozo.

La ltima tecnologa de los separadores dinmicos de gas son los separadores tipo

VORTEX. Este separador utiliza el efecto de remolino (vortex) que se genera en el

fluido al pasar por los puertos de entrada, inductor, propulsor y By-pass de descarga.


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FIGURA # 3

Separador de Gas



La eficiencia de separacin no es un nmero fcil de predecir debido a la cantidad de

variables que intervienen como: tamao del casing, caractersticas del fluido,

velocidades, caudal, tipo de flujo, dimensiones de los equipos, velocidad de rotacin,

etc. Algunos valores promedio para eficiencia de separacin son:

TABLA # 1

Eficiencia en la Separacin de los diversos Tipos de Separadores en una B.E.S.

TIPO DESEPARADOR

EFICIENCIA DESEPARACIN

PORCENTAJE DE GAS QUEPASA A LA BOMBA

Intake estndar 0 - 20% 80 - 100%Flujo Inverso 25 - 50% 50 - 75%Rotativo 80 - 95% 5 - 20%




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2.6.1.6. EL PROTECTOR.

El Protector est ubicado entre el intake (Toma de la Bomba) y el motor.

2.6.1.6.1. FUNCIONES PRINCIPALES DEL PROTECTOR.

Las funciones son tres:

Proveer un sello y equilibrar las presiones interna y externa para evitar que el aceite

del motor sea contaminado por el fluido del pozo, actuando tambin como un

reservorio de aceite para el motor.

Soportar la carga axial (empuje) desarrollada por la bomba.

Transmitir el torque desarrollado en el motor hacia la bomba, a travs del eje del

protector.

Una de las funciones del protector esevitar el ingreso del fluido del pozo al motor donde podra causar daos irreparables al sistema. Esto se logra debido a que el

protector simplemente mantiene la misma presin en el interior de la unidad que afuera

en el pozo, indiferentemente de la presin externa debido a que la base del protector est

abierta al motor. De todas maneras el protector debe permitir comunicacin con el

fluido del pozo de algn modo.

Otra funcin del protector esabsorber el empuje generado por la bomba. El thrust

bearing o cojinete de carga del protector posee una superficie relativamente grande

sobre la cual absorbe la carga en un entorno de aceite limpio por lo que el tiempo de

servicio de la bomba electro sumergible (BES) se prolonga.

Otra funcin que el protector lleva a cabo es latransmisin de torque del motor a la

bomba, puesto que esta fsicamente localizado entre los dos.


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Unaconexin en serie es simplemente una cmara en lnea despus de la otra, al igual

que las resistencias en serie en un circuito elctrico. Para que el fluido del pozo entre ala cmara inferior, ste tiene que desplazar el aceite de la cmara superior. Aunque hay

muchas combinaciones posibles, nunca se pueden combinar dos cmaras de laberinto en

paralelo. As mismo, no es posible conectar una cmara laberntica en paralelo a una

seccin de sello positivo. Las configuraciones permitidas entre dos cmaras son: LSL,

LSB, BSL, BSB y BPB.

GRAFICO N 11

El Sello o Protector

Fuente: CENTRILIFT, Curso Avanzado de Operaciones de B.E.S.Elaborado por:Manuel Zambrano


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2.6.1.6.2. GUAS PARA SELECCIN DEL PROTECTOR.

La configuracin apropiada del protector debe definirse considerando cada aplicacin

en particular, tipo de fluido, equipo utilizado y condiciones de operacin. La tabla debe

utilizarse como una referencia general solamente.

TABLA # 2Gua para seleccin de protectores de acuerdo a su configuracin

(A) Aplicabilidad mejora con los elastmeros para alta temperatura (Aflas).(B) Fluidos que deterioran los elastmeros especficos usados.

Fuente:REDA, Curso Avanzado de Operaciones de B.E.S.Elaborado por:Manuel Zambrano

FUENTE: REDA, CURSO AVANZADO DE OPERACIONES DE B.E.S.

Adems de la seleccin correcta de la configuracin de las cmaras, es importante la

seleccin de los materiales utilizados en el protector.

Todos los protectores usan elastmeros. Aunque normalmente se usan Nitrilo o Aflas

para aplicaciones de baja y alta temperatura respectivamente, hay otros disponibles para

aplicaciones especiales:

Modular Protector Application - Chamber Configuration

App lication Type L L SL LSL SL B LSB

Fluids (B)

LSBPB BSL BSB SL BPBSL LSBSB BHT < 250 F250 F < BHT < 300 F

(A)G < 0.82In termittent Operation Deviated WellMiscible Well Fluid HP < 50HP < 150HP > 150

Aggress ive Wel l

4 3 3 3 3 3 3

4 4 44 44 4 44 4 4

44 4 4 44 4 4 4 2

1 = Excellent 2 = Good 3 = Fair 4 = Poor Key: 2 2 2 2

22 2 2 1 2 2 1

2 2 2 2 2 22 2 2 2 2

2 2 2 22 2 22 2 32 2

1 1 1 1 1 1

11 1 1 1 1

1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 11 2 2

3 33 23 13 13 33 3


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TABLA # 3

Gua para materiales utilizados en el protector

Temp. Limit (F)*

Agua/CrudoSulfuro de Hidrgeno AminasQumicas PolaresDixido Carbnico

Nitrilo250

11342

Carboxy-Nitrilo275

13342

HSN300

113

1-22

Viton350

24434

Aflas400

11132

Neoprene

Propriedades de Resistencia Qumica Relativa

1 = Resistencia excelente para largos perodos.2 = Resistencia buena para largos perodos3 = Regular, depende del tiempo y temperatura de exposicin (buena para corto periodo).4 = Malo - an en corto tiempo, no resiste.



2.6.1.7. CABLE DE POTENCIA.

La potencia es transmitida al motor electro sumergible por medio de un cable de

potencia trifsico el cual se fija a la tubera de produccin por medio de flejes o con

protectores sujetadores especiales.

Este cable debe ser pequeo en dimetro, bien protegido del abuso mecnico y

resistente al deterioro de sus caractersticas fsicas y elctricas por efecto de los

ambientes calientes y agresivos de los pozos petrolferos.

Su funcin es adems transmitir las seales de presin, temperatura, etc. desde el

instrumento sensor de fondo (PSI, DMT, DMST, o PUMPWATCHER-QUARTZ) a la

superficie.


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Los cables estn disponibles en una variedad de tamaos de conductor, que permiten

una eficiente adecuacin a los requerimientos del motor. Estos pueden estar fabricadosen configuracin redonda o plana con armaduras de acero galvanizado, acero

inoxidable, o de monel.

Todos los cables REDA utilizan conductores de cobre estaado. Las tres fases son

aisladas individualmente, el aislamiento es fsicamente pegado con adhesivo al

conductor.

Los conductores pueden tener adems una barrera protectora y/o una fibra trenzada

sobre el aislamiento. Luego los conductores son encamisados para proveer proteccin

mecnica y qumica, y estn envueltos con armadura metlica.

2.6.1.7.1. APLICACIN DEL CABLE DE POTENCIA.

El proceso de seleccin del cable de potencia es un proceso de dos pasos:

1. Seleccin del tamao de cable (AWG), y

2. Seleccin de la configuracin apropiada, considerando:

Voltaje requerido en superficie.

Temperatura del conductor a las condiciones de operacin.

Temperatura de superficie.

Condiciones especiales de operacin, tipo de fluido, tratamientos qumicos, gas,

nivel de fluido, etc.

La tabla muestra las designaciones usadas para los materiales de los componentes:


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TABLA # 4

Materiales y Abreviaciones para cada componente del cableCOMPONENTE ABREVIACIN DESCRIPCIN DEL MATERIAL

Aislamiento 1) PPE, P Polypropylene copolymer

2) E EPDM (Ethylene Propylene DieneMethylene)3) K Kapton

4) T Semi-conductive tape (REDA SURFACE)Barrera 1) S PVDF (Polyvinylidiene fluoride)

2) TB Tedlar tape3) F Teflon FEP extrusion

4) TB High temperature tape

5) L LeadChaqueta 1) PE HDPE (High density polyethylene)

2) O Oil-resistant nitrile rubber compound

3) E EPDM rubber compound Armadura 1) G Galvanized steel

2) HG Heavy Galvanized steel

3) DG Double Galvanizad

4) SS Stainless Steel

5) M Monel

FP Flat profile



Por ejemplo, un cable 2/7 POTB G4F sera:

2/7 = # 2 AWG with 7 strands conductorsP = Polypropylene insulationO = Oil-resistant nitrile jacketTB = Tape and braidG = Galvanized steel armor4 = 4 KV ratingF = Flat cable


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GRAFICO N 12

Constitucin del Cable Redondo Electro sumergible



2.6.1.8. CABLE PLANO DE EXTENSIN A MOTOR.

El cable plano de extensin del motor pasa desde el motor a lo largo de la seccin sello,

el separador de gas, y la bomba, ms un mnimo de 6 pies por encima de la cabeza de

descarga de la bomba. Es normalmente necesario utilizar una construccin de cable

plano debido al limitado espacio anular entre el dimetro exterior del equipo y el

dimetro interior de la tubera de revestimiento, aunque, si el espacio existe, existe

tambin cable redondo.


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FIGURA # 4

Cable de conexin del motor

Fuente:Gua ESP para Operadores


El cable de conexin posee un conector o POT HEAD que permite acoplar con el

motor, el cuerpo del Pot Head tiene inyectado un polmero EPDM que sella la zona de

conexin impidiendo el ingreso de fluido del pozo a travs de los conductores y

terminales fijados.,

2.6.2. COMPONENTES DE FONDO OPCIONALES.

2.6.2.1. SENSOR DE FONDO.

Va conectado en la parte inferior del motor y proporciona los datos de presin de fondo,

temperatura del motor, temperatura de fondo, etc., a la profundidad de asentamiento del

equipo.


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La seal viaja por el cable hasta el equipo en superficie; se han presentados casos en los

cuales un circuito puede producir seales deficientes o daar el cable y provocar bajosaislamientos.

2.6.2.1.1. MULTISENSOR PHOENIX.

De acuerdo a Reda-Schlumberger, sta unidad sensora es la actualmente utilizada en la

mayora de campos a cargo de empresas privadas. Este sistema es el ms conveniente

para obtener la mayor cantidad de informacin de los parmetros de fondo, es muy til

para realizar Build ups sin necesidad de gastos en bajar memory gauges, obtiene un

dato de cada parmetro cada dos segundos, los parmetros son: Presin de intake,

temperatura de intake, temperatura de motor, vibracin, prdida de corriente, presin de

descarga, medicin del flujo y temperatura de descarga.

El valor de la presin convertido a metros de columna de fluido bombeado permite tener

una medida precisa de la sumergencia de la bomba, es decir el nivel de fluido del pozo

sobre la succin.

Este dato es importante ya que permite evaluar la conveniencia de modificar la

profundidad de instalacin, el tipo de bomba, o su velocidad de rotacin o frecuencia,

para obtener el punto de trabajo ptimo de la bomba para la mxima produccin.


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FIGURA # 5

Multisensor Phoenix

Fuente: REDA, Curso de Operaciones de B.E.S.


2.6.2.2. VLVULA DE RETENCIN / CHECK VALVE.

Se puede usar una vlvula de retencin para mantener una columna completa de fluido

sobre la bomba; generalmente ubicada de 2 a 3 tramos de tubera por encima de ladescarga de la bomba, si la vlvula de retencin no ha sido instalada, cuando la bomba

se detenga, la prdida de fluido desde el tubing a travs de la bomba puede originar una

rotacin en reversa de la unidad sumergible. Si se intenta poner en marcha durante esta

rotacin inversa, se puede romper el eje, quemar el motor o el cable. En aquellas

instalaciones donde no se use vlvula de retencin, se debe dar bastante tiempo al fluido

como para que equilibre niveles a travs de la bomba antes de intentar re-arrancar.

2.6.2.3. VLVULA DE DRENAJE / CAMISA DESLIZABLE.

Cada vez que se utilice una vlvula de retencin, se recomienda instalar una vlvula de

drenado inmediatamente por arriba de la vlvula de retencin para evitar la eventual

remocin de la tubera de produccin con todo el fluido contenido en l, cuando se lleva

el desensamblaje del equipo. Si no se usa vlvula de retencin y el pozo no tiene


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problemas de arena, no hay razn para usar dicha vlvula, dado que el fluido drenar a

travs de la bomba a medida que se vaya sacando el equipo de fondo.

2.6.2.4. CENTRALIZADORES.

Se utilizan para centrar el motor y la bomba a efectos de tener un buen enfriamiento, y

en algunos casos para impedir que el cable se dae por rozamiento contra la pared del

pozo. Tambin los centralizadores ayudan a prevenir que se dae el recubrimiento

especial para corrosin durante la instalacin. Si se usan centralizadores, se debe tener

cuidado de que estos no giren o se muevan hacia arriba o hacia abajo en el tubing.

Tambin se dispone de protectores de goma que calzan en el dimetro exterior del

tubing, y protegen el cable. Estos son especialmente tiles en pozos desviados.

2.6.2.5. BANDAS PARA CABLE O FLEJES.

Los flejes se utilizan para fijar el cable de potencia a la tubera de produccin. Se utiliza

generalmente un intervalo de 15 pies (5 metros) entre los flejes. Se utilizan tambin los

flejes para fijar el cable de extensin del motor a la bomba y al sello; se recomienda el

uso de un fleje cada 18 pulgadas y el empleo de guarda cables para mxima proteccin.

2.6.2.6. CAMISA DE REFRIGERACIN.

El motor electro sumergible funcionando en el fondo del pozo genera calor, los

componentes internos del motor est diseados para soportar una temperatura mxima

de funcionamiento; por lo que es necesario contar con un mtodo eficiente de

enfriamiento del motor.


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El enfriamiento se consigue transfiriendo el calor producido por el funcionamiento del

motor al fluido de fondo del pozo por conveccin forzada.La velocidad mnima quedebe tener el fluido para cumplir con el enfriamiento eficiente del motor, es de 1

pie/seg.

La camisa de refrigeracin se hace necesaria instalarla en situaciones donde el

enfriamiento no es adecuado. La camisa de refrigeracin es un dispositivo que permite

mejorar el enfriamiento del motor.

Cuando el equipo electro sumergible se asienta por debajo de los intervalos perforados

(disparos), el fluido no pasar sobre el motor y no se conseguir la transferencia de

calor del motor hacia el fluido. Con la instalacin de la camisa de refrigeracin el fluido

producido es conducido desde las perforaciones hacia abajo a lo largo del dimetro

exterior de la camisa y dirigido a la succin a travs del espacio anular entre el dimetro

exterior del equipo y el dimetro interior de la camisa.

2.6.3. EQUIPOS DE SUPERFICIE.

Los componentes de superficie son: cabezal de boca de pozo, caja de venteo (JunctionBox), transformadores y controladores del motor.


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GRAFICO N 13



2.6.3.1. CABEZAL DE BOCA DE POZO.

El cabezal de boca de pozo est diseado para cumplir con tres funciones

fundamentales:

Cierre del pozo en superficie.

Soportar el peso del equipo de fondo y de la tubera de produccin (tubing), y

Mantener control sobre el espacio anular del pozo.


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El cabezal de boca de pozo debe estar equipado con un dispositivo que permite sellar

positivamente alrededor del cable y el tubing, para evitar las fugas de gas o la surgenciaimprevista del pozo. Existen varios diseos disponibles de cabezales para mantener la

hermeticidad alrededor del cable de potencia y la tubera de produccin, dependiendo de

las presiones diferenciales, pede alcanzar los 10000 psi.

Actualmente un conector elctrico es construido en un mandril de acero que se sella en

el tubinghead, el cable del motor de la bomba se conecta a este mandril ambos sobre y

debajo del tubinghead.

GRAFICO N 14

Cabezal de boca de pozo

Fuente:Gua ESP para OperadoresElaborado por:Manuel Zambrano


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2.6.3.2. CAJA DE VENTEO (Junction Box).

La caja de venteo, cumple las siguientes funciones:

Provee un lugar donde conectar el cable de potencia que viene del controlador, con

el cable de potencia que viene del pozo.

Provee un venteo a la atmsfera para que el gas pueda migrar a la superficie por el

interior del cable de potencia del pozo.

Proporciona un punto de prueba fcilmente accesible para la revisin elctrica del

equipo de subsuelo.

GRAFICO N 15

Caja de Venteo



2.6.3.3. TRANSFORMADORES MONOFSICOS Y TRIFSICOS.

La distribucin de la energa elctrica en los campos petroleros se realiza generalmente

a voltajes intermedios, tal como 6000 voltios o ms. Debido a que el equipo de bombeo


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electro sumergible (BES) funciona con voltajes entre 250 y 4000 voltios, se requiere la

transformacin del voltaje de distribucin.

El tamao de transformador seleccionado depende de las medidas del sistema de energa

primario y del voltaje requerido en superficie. Los transformadores de elevacin

trifsicos aislados son los elegidos normalmente para aumentar el voltaje desde un

sistema de bajo voltaje, mientras que se elige usualmente un banco de tres

transformadores monofsicos para reducir desde una fuente de energa de alto voltaje

hasta el requerido en superficie.

2.6.3.4. CONTROLADORES DEL MOTOR.

Los controladores del motor electro sumergible ofrecen numerosas opciones de

proteccin, control y monitoreo del equipo de fondo.

Los controladores varan tanto en su diseo, niveles de potencia y tamaos, siendo

algunos relativamente simples en su diseo y otros muy complejos.

Existen tres tipos de controladores utilizados en aplicaciones de equipos de subsuelo:

El controlador de arranque directo (SwitchBoard).

El arrancador suave (Soft-Start). El controlador de velocidad variable (VSD).

2.6.3.4.1. CONTROLADOR DE ARRANQUE DIRECTO (SWITCHBOARD).

Es un control de operacin y dispositivo protector que consiste en: arrancador del

motor, proteccin por sobrecarga y baja carga, una llave manual para desconectarlo,

retardo de tiempo y ampermetro registrador. Tambin puede instalarse en el gabinete


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del equipo de superficie que se usa junto con el sensor de fondo. Constan de fusibles

para proteccin por cortocircuitos.

2.6.3.4.2. CONTROLADOR DE VELOCIDAD VARIABLE (VSD).

Las bombas electro sumergibles (BES) son inflexibles cuando operan a una velocidad

fija, es decir, la unidad se limita a rangos fijos de produccin y cabeza de descarga. Los

controladores de velocidad variable o variadores de frecuencia, han permitido superar

estas limitaciones, facilitando que la velocidad del motor y bomba varen, as la

produccin, cabeza o ambos puede ajustarse a los requerimientos del operador, sin

alterar la unidad en el fondo.

GRAFICO N 16

Como funciona un variador de frecuencia



RECTIFICADOR FILTRO

INVERSORES

FASE A

FASE B

FASE CVOLTAJE

TIEMPO

AC - DC

AC - DC

AC - DC

AC - DC

480 V; 60 Hz


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La operacin bsica del controlador de velocidad variable (VSD) consiste en

transformar la corriente alterna (AC) trifsica de 480 volts y 60 Hz, en corrientecontinua (DC) empleando 6 o ms SCR`s. Luego se tiene un filtro para mejorar la

corriente continua, y finalmente tres inversores de AC a DC mediante los SCR`s. A la

salida se tiene una corriente con voltaje (400-480 V) y frecuencia variable (10 a 110

Hz).

Tener un arranque suave del motor, nos permite trabajar con dos o ms rampas de

aceleracin diferentes. La rampa lenta de aceleracin del motor reduce el desgaste de la

bomba y previene la filtracin de arena, as como tambin extendiendo la vida operativa

del equipo de bombeo electro sumergible (BES).

Si se utiliza un generador para proveer la potencia al variador, necesitar disponerse de

filtros especiales para prevenir que las ranuras puedan entrar al circuito de control. El

generador debera estar sobre diseado entre 25 % a 50 % ms que la carga real del

variador para manejar el exceso de corriente en el arranque.

Un problema de los variadores es la introduccin de ruidos en el sistema elctrico, que

tienen la apariencia de un pico de voltaje; aunque los picos son de baja energa, aplican

tensin en el aislamiento. Esta energa adicional ser perdida como calor. El ruido

puede daar algunos equipos electrnicos.Cuando se cambia la frecuencia o la velocidad de la bomba se afecta significativamente

el rendimiento. La capacidad de potencia del motor aumentar directamente con la

variacin de la frecuencia. Esto asume que el variador mantiene una relacin de voltios

por hertz constante.

Fuente: OPERACIONES DE PRODUCCIN DE PETRLEO, E. Benalczar,Pg. 106-108


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2.7. TIPOS DE INSTALACIONES EN SUPERFICIE.

2.7.1. INSTALACIONES CON GENERADOR.En los pozos que no se dispone de lneas de alta tensin, el suministro de energa se

hace por medio de un generador, el que normalmente entrega 480 voltios. Con un

transformador de 480/1150/2300 voltios se eleva el voltaje, que es regulado de acuerdo

a los requerimientos del motor.

FIGURA # 6

Equipo de superficie alimentado con generador

Fuente: CENTRILIFT, Curso de Operaciones de B.E.S.Elaborado por:Manuel Zambrano

1. Generador

2. Variador de frecuencia

3. Transformador

4. Filtro de armnicos

5. Caja de venteo


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2.9. TIPOS DE COMPLETACIONES PARA LAS BOMBAS ELECTRO

SUMERGIBLES.

Dependiendo de factores como estado del casing, presin del yacimiento, ndice de

productividad, dimetro externo de la bomba, dimetro del acople superior de la bomba,

las bombas centrfugas pueden tener dos configuraciones bsicas:

2.9.1. CUANDO POSEE EMPACADURA O PACKER.

En este caso no se produce una comunicacin del fluido entre el espacio anular y el

tubing. Generalmente se dispone de este modelo cuando el pozo tiene una presin de

yacimiento baja o cercana al punto de burbuja; adems, si el casing se encuentra en mal

estado, por corrosin o dao mecnico, ser necesario disponer del packer. Para evitar

un flujo en reversa dentro de la bomba cuando se corte el fluido elctrico por cualquier

motivo, se dispone de un standing valve sobre la misma.

Para arrancar el motor con un switchboard, manual o automticamente, se debe analizar

el motivo y tiempo de la parada, comprobar la presencia del standing, para evitar un

fuerte torque y posible rotura de los ejes de la bomba. Esto ser muy probable queocurra si el eje es de dimetro pequeo, debido a la baja produccin del pozo y tamao

de la bomba.

2.9.2. CUANDO NO DISPONE DE PACKER.

Existe comunicacin entre el espacio anular y el tubing. Se emplea esta configuracin

en pozos de gran ndice de productividad, mayor a 2, o presiones de reservorio mayores


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a 2000 psi. Cuando no se dispone de cable con capilar para la inyeccin de qumicos

anticorrosivos o antiescala, en este modelo se puede inyectar los qumicos a travs de larecirculacin casing-tubing en superficie.

Uno de los graves problemas que se presenta en la operacin con bombas electros

sumergibles (BES) es la formacin de escala o corrosin en el tubing o bomba.

Una prctica comn consiste en sacar el standing valve de la tubera para incrementar el

rea de flujo y evitar restricciones que generen escala.

En el caso que no haya energa y se apague la bomba, para arrancar el pozo, se tomar

en cuenta la presin de reservorio, y si es alta se puede proceder al arranque inmediato.

Aqu no ayuda mucho el standing por la resistencia que presenta la presin del

yacimiento al flujo reverso en la bomba.


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CAPTULO III


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CAPTULO III

3. PROBLEMAS EN LAS BOMBAS ELECTROS SUMERGIBLES (BES).

3.1. CAUSAS DE FALLAS.

Las fallas que pueden producirse en una unidad electro sumergible se deben a

problemas mecnicos y elctricos. Las fallas mecnicas se refieren principalmente a la

bomba, separador de gas o intake y el protector del motor, y sus causas pueden ser

taponamiento o desgaste prematuro de sus partes por las caractersticas del fluido

(contenido de sales, carbonatos, parafina y arena).

As tambin si la bomba elegida no es apta para trabajar en el rango de produccin que

se estim, normalmente porque han variado las condiciones originales del pozo, se

producirn vibraciones en el eje y desplazamientos de los rotores a sus posiciones

lmites que se traducen en desgastes de los rodamientos y los rotores, afectando adems

el sello mecnico del protector del motor. Las fallas elctricas pueden ocurrir por fallas

en el cable, en los empalmes, en el enchufe y en el motor.

Es necesario destacar que en numerosas ocasiones las fallas elctricas son mltiples, por

ejemplo cable en cortocircuito y fase a tierra. En estos casos es generalmente difcil

determinar cul de las dos fue la falla original y cul es la consecuencia. Por esta razn

es importante realizar una evaluacin peridica de los parmetros de funcionamiento del

motor y bomba (produccin, nivel, presin de descarga, corriente del motor,

aislamiento, tensin) de mo

bombas bes

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