El documento trata sobre el sistema de bombeo electrosumergible. Explica que este método utiliza una bomba centrífuga ubicada en el fondo del pozo que es impulsada por un motor eléctrico para bombear el fluido hacia la superficie. Describe los componentes del sistema tanto en la superficie como en el fondo del pozo y los pasos para diseñar una instalación de bombeo electrosumergible. El objetivo principal es proveer una herramienta para seleccionar de manera eficiente el sistema de extracción artificial más adecuado para

1. BOMBEO
ELECTROSUMERGIBLE
AUTOR:
PEDRO MONTERO
C.I.26653797

2. ELECTROSUMERGIBLE
El sistema de Bombeo Electrosumergible (BES) es un método de levantamiento artificial altamente
eficiente para la producción de crudos livianos y medianos; sin embargo, es uno de los métodos de
extracción de crudo que exige mayor requerimiento de supervisión, análisis y control, a fin de
garantizar el adecuado comportamiento del sistema.
El método de levantamiento artificial por Bombeo Electrosumergible (BES) tiene como principio
fundamental levantar el fluido del reservatorio hasta la superficie, mediante la rotación centrífuga de la
bomba electrosumergible.

3. OBJETIVOS
1. Proveer una herramienta que oriente al diseñador para seleccionar el sistema de extracción artificial más eficiente.
2. Conocer las relaciones elementales y fundamentales para el entendimiento del Bombeo Centrífugo.
3. Conocer los distintos elementos que componen un sistema de BES, sus características, funciones y especificaciones técnicas.
4. Determinar la capacidad productiva de un pozo de petróleo, la altura total del sistema y diseñar en forma manual y analizar un
sistema de BES.
5. Conocer las variantes de cálculo para condiciones especiales (Alto %H2O, Alto GOR, Alta Viscosidad y Velocidad Variable).
6. Aprender a cerca de las mejores prácticas para el transporte, manipuleo y almacenaje del equipo, instalación y extracción
(pulling) del mismo en el pozo.
7. Aprender a cerca de la operación, mantenimiento, seguimiento y optimización (causa de falla) de un sistema de BES.
8. Conocer los conceptos elementales del Análisis Nodal® aplicado a un pozo. Concepto de Nodo, Curvas resultantes (Inflow –
Outflow), Curva del sistema de producción. Punto resultante de funcionamiento (pozo-sistema de extracción).
9. Conocer los conceptos fundamentales del sistema de separación de agua en fondo de pozo y reinyección en el mismo pozo
DOWS (Donwhole Oil-Water Separation System) aplicado a un sistema de BES

4. SISTEMA DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
El método de levantamiento artificial por Bombeo Electrosumergible (BES) tiene como principio
fundamental impulsar el fluido del reservorio hacia la superficie, mediante la rotación centrífuga
de la bomba. Este método puede utilizarse para producir fluidos de alta viscosidad, crudos con
gas y pozos con alta temperatura. La potencia requerida por dicha bomba es suministrada por
un motor eléctrico que se encuentra ubicado en el fondo del pozo; la corriente eléctrica, necesaria
para el funcionamiento de dicho motor, es suministrada desde la superficie, y conducida a través
del cable de potencia hasta el motor.

5. COMPONENTES DE FONDO
La Bomba El corazón del sistema BES es la bomba centrífuga. Es del tipo multietapa y el
número de éstas depende de cada aplicación específica.
Etapas de la bomba La bomba centrífuga trabaja por medio de la transferencia de energía del
impulsor al fluido desplazado.
La parte rotativa, el impulsor genera fuerzas centrífugas que aumentan la
velocidad del fluido (energía potencial más la energía cinética).
La parte estacionaria, el difusor, dirige el fluido de la forma adecuada al siguiente
impulsor. Transforma parte de la energía en energía potencial o presión.
El fluido entra al impulsor por medio de un orificio interno, cercano al eje y sale
por el diámetro exterior del impulsor.
El difusor dirige el fluido hacia el siguiente impulsor.
Fundamentos hidráulicos Es importante conocer la presión de entrada de la bomba o PIP (pump intake
pressure) que es igual a la sumergencia más la presión del revestidor.
Protector El protector sirve como eslabón vital en el ensamblaje. Cumple 3 funciones básicas:
Conectar el motor y la bomba
Lubricar el eje principal y de esta forma reducir el desgaste del mismo.
Compensar la expansión o contracción del motor por el efecto del calentamiento o
enfriamiento.
Motor Los motores usados en las operaciones de bombeo electrosumergible son del tipo
Dipolares y Trifásicos de Inducción.
Cable de potencia El cable de potencia es uno de los componentes más importantes y sensibles en
sistemas de levantamiento por BES.
Sistema de monitoreo Los sistemas de monitoreo de fondo pueden ser instalados en la parte inferior del
motor.

6. COMPONENTES DE SUPERFICIES
Arrancador (Switch board) El tablero central es un equipo que protege y controla el funcionamiento
del equipo de fondo. Tiene dispositivos de protección contra bajas y
altas de amperajes (fusibles, registradores de amperajes).
Variador de frecuencia (VSD) Un variador cumple las mismas funciones de un arrancador, pero
adicionalmente tiene la facilidad de manejar frecuencias variables. El
controlador de velocidad variable usa componentes electrónicos para
variar la frecuencia de entrada de 60 Hz y convertirla a una frecuencia
que puede oscilar entre 30-90 Hz
Caja de Venteo Permite conectar el cable suplidor de energía del equipo de superficie
con el cable de potencia al motor. Permite ventear a la atmósfera el gas
que fluye a la superficie a través del cable, evitando con esto, que
llegue al panel de control, lo cual ocasionaría una explosión.
Cable de superficie Es el encargado de suministrar la potencia eléctrica de la fuente de
energía primaria al equipo de fondo.

7. VENTAJA Y DESVENTAJA
El bombeo electrosumergible presenta las siguientes ventajas:
1. Capacidad de manejar altos volúmenes.
2. Facilidad de operar en superficie.
3. Trabaja bien en pozos desviado
4. Profundidades altas.
El bombeo electrosumergible presenta las siguientes desventajas:
1. Costo inicial muy alto.
2. Con el 10% de gas libre se puede bloquear la bomba requiriendo la instalación de un separador de
gas.
3. No es aplicable en completaciones múltiples.
4. Cualquier daño en la unidad se debe hacer un servicio a pozo (taladro).
5. Altas temperaturas, corrosión y manejo deficiente conllevan a la falla del cable.
6. Fluidos con arena son difíciles de manejar.

8. PASOS A SEGUIR PARA DISEÑAR UNA INSTALACIÓN
DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
Recopilación de la información del pozo
• Diámetro, grado y peso de los forros.
• Intervalos perforados.
• Profundidad estimada de la Bomba.
• Presiones: estática y fluyente al punto medio de perforaciones.
• Datos del Reservorio: Presión de Burbuja
• Datos de Producción: Régimen estimado % de agua G.L.R. Nivel Estático Nivel Dinámico
• Características del Fluido: Gravedad Específica del Petróleo Gravedad Específica del Agua Viscosidad del
Petróleo

9. CONSIDERACIONES ADICIONALES A
TENER EN CUENTA
• Producción de Finos
• Corrosión
• Incrustaciones
• Emulsiones
• Presencia de Sales
• Presencia de H2S
• Alta Temperatura

10. DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
1. Se calcula la IPR (curva de oferta) con la información de la última prueba válida.
2. Se calcula el nivel dinámico del fluido (NF), no sin antes obtener la gravedad específica del petróleo y mezcla.
Donde:
m: gravedad específica de la mezcla [adm]
γo: gravedad específica del petróleo [adm]
γw: gravedad específica del agua [adm]
°API: gravedad API [adm]
Pwf: presión de fondo fluyente [lpca]
h: espesor [pie]
NF: nivel de fluido [pie]

11. DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
3. Se estima una profundidad de asentamiento de la bomba (100’ por encima del colgador) que
garantice la sumergencia.
4. Utilizando las correlaciones de Standing, se calcula Rs y Bo a las condiciones imperantes en la
entrada de la bomba (PIP y Tf). Conociendo la Pwf, se calcula la PIP.
Donde:
PIP: presión de entrada a la bomba (pump intake pressure) [lpc]
Dp: profundidad media de los perforados [pie]
Db: profundidad de la bomba [pie]
Entonces con la PIP y el resto de los datos se calcula el Rs y Bo.

12. DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
Donde:
Rs: solubilidad del petróleo [PCN/BN]
γg: gravedad específica del gas [adm]
T: temperatura [°F]
Bo: factor volumétrico del petróleo [BY/BN]
5. Se calcula el factor volumétrico del gas (Bg)
Donde:
Bg: factor volumétrico del gas [BY/MPCN]
Z: factor de compresibilidad de gases [adm]
P: presión de yacimiento [lpca]

13. DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
6. Determinación del volumen de gas que manejará la bomba.
6.1. Volumen total de gas (Tg)
Donde:
Tg: volumen total de gas [PCN/D]
qo: tasa de producción de petróleo [BN/D]
RGP: relación gas-petróleo [PCN/BN]

14. DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
Principales ecuaciones que facilitan el diseño de un sistema de levantamiento artificial por Bombeo
Electrosumergible (BES)Ecuación del Indice de Productividad (cuando la presión es mayor que la presión de
burbuja, flujo de una sola fase):
Ecuación del Indice de Productividad (cuando la presión es menor que la presión de burbuja, flujo bifásico
o ecuación de Vogel):
Donde:
Qmax: Máximo flujo a la Presión cero
Pwf: Presión Fluyente de Fondo (referida al punto medio vertical de las perforaciones)
Pr: Presión del reservorio a un flujo dado
q: Régimen de flujo a la presión Pwf

15. DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
El nivel (altura) dinámico de bombeo del fluido se calcula considerando las presiones ejercidas
por la ubicación de la bomba (generalmente 100´ sobre el tope de las perforaciones), la
sumergencia y finalmente la presión del reservorio a esa profundidad.La altura total resulta de
la suma algebraica de las alturas (presiones) representadas por la pérdida de presión por
fricción en la tubería de producción y la presión de descarga, así como la altura dinámica, de
acuerdo a la siguiente ecuación:
Altura total (Heat = Ht). Es la atura que debe vencer la bomba.

16. DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
Volumen de gas en solución (Sg)
Donde:
Sg: volumen de gas en solución [PCN/D]
6.3. Volumen de gas libre (Fg)
Para efectos de diseño, la capacidad de carga de los transformadores se calcula con capacidad de
carga de potencia aparente (KVA), debido a la amplia flexibilidad de los transformadores y los
diferentes voltajes y condiciones en que funciona, además de la inexactitud del factor de potencia
que se aplica (potencial real en kilovatio).