Este documento describe el bombeo electrosumergible, un sistema de levantamiento de crudo en pozos profundos. Se usa cuando hay alta productividad, baja presión de fondo, alta relación agua-petróleo o baja relación gas-líquido. Detalla las ecuaciones para diseñar el sistema considerando factores como las presiones del reservorio y la bomba, el régimen de flujo, y las características del fluido. Explica cómo calcular la altura total que debe vencer la bomba usando las alturas de descarga, succión

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA
EDUCACIÓN UNIVERSITARIA,
CIENCIA Y TECNOLOGÍA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
SEDE: CIUDAD OJEDA
B O M B E O
E L E C T R O S U M E R G I B L E
Autor:
Ernesto Patiño
Ciudad Ojeda, Septiembre 2017

2. El bombeo electrosumergible es un sistema de levantamiento
artificial aplicado para desplazar volúmenes de crudo con una alta
eficiencia y economía, en yacimientos potencial mente rentables (o
en su defecto con grandes prospectivas) y en pozos profundos, con
el objeto de manejar altas tasas de flujo. Este método es aplicado
generalmente cuando se presentan los siguientes casos:
– Alto índice de productividad
– Baja presión de fondo
– Alta relación agua – petróleo
– Baja relación gas – líquido

3. Es necesario tener presente las condiciones que tienden a limitar el
empleo de este sistema:
No es recomendable emplear este sistema en pozos de alta relación
GLR.
No es recomendable emplear este sistema en pozos de bajo P. I. y
Baja Presión.
Es fundamental para el diseño, conocer la presión de burbuja del
reservorio que el pozo va drenar, así como la presión actual del
reservorio.
La importancia de esto último radica en que no es lo mismo
bombear una sola fase (líquido) que dos fases (gas + líquido),
debido a que la ecuación del Indice de Productividad cambia según
sea el caso, de allí el porque se hace necesario conocer la presión
del reservorio y su valor respecto a su presión de burbuja.
Características principales

4. Es necesario tener presente las condiciones que tienden a limitar el
empleo de este sistema:
La condiciones mecánicas del pozo pueden ser otro factor limitante
por lo que es necesario conocer las características de la
completación (diámetro del casing y los intervalos abiertos a
producción).
Otro factor a tener en cuenta sin duda es el corte de agua, como la
mayoría de los sistemas de levantamiento artificial, éste se ha
diseñado para fluidos incompresibles, y como sabemos el petróleo sí
es compresible, más aun cuando está acompañado de gas.
Es necesario también considerar el tipo de fluido y sus características
(la alta viscosidad del fluido es un factor limitante, y en algunos
casos, en reservorios no consolidados, los fluidos producidos son
acompañados por granos de arena y en otros, se forman
incrustaciones al ingresar a la instalación, dañando sus partes),
Características principales

5. Consideraciones para su diseño
Recopilación de la información:
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
Consideraciones Adicionales a tener en cuenta:
Producción de Finos, Corrosión, Incrustaciones, Emulsiones,
Presencia de Sales, Presencia de H2S y Alta Temperatura

6. 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
Ecuaciones para su diseño

7. Curvas del índice de productividad

8. 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.
Donde:
Ht:Altura total
Hd: Altura de descarga
Hs: Altura de Succión
Ecuaciones para su diseño

9. Altura de Descarga. Es la suma algebraica de la altura estática de
descarga y la altura debido a pérdidas por fricción en el sistema:
Donde:
Hed: Altura estática en la descarga (diferencia de presión entre el
nivel de sumergencia y la descarga, pies)
Hfd: Altura equivalente debido a pérdidas por la fricción
Ps: Presión de descarga en el separador (pies)
Altura de Succión. Es la suma algebraica de la altura estática más
las pérdidas por fricción en la succión de la bomba:
Donde:
Hes: Profundidad vertical de la Bomba (pies)
Hf: Altura equivalente a la pérdida por fricción ( 0 pies)
Prs: Presión del reservorio a la profundidad de succión (pies)
Ecuaciones para su diseño

10. Para aplicar las ecuaciones es necesario primero determinar el valor
de q óptimo a partir de la ecuación de Vogel, graficando en la
curva los valores de régimen (q) vs, altura dinámica.
Una vez hallado este valor y su altura correspondiente se va a la
gráfica del rendimiento de la bomba seleccionada y se halla la
altura y la potencia correspondientes por etapa, dividiendo el valor
de Ht entre el valor de la altura hallado, se obtiene el número de
etapas, luego multiplican este último valor por la potencia (hp) se
halla la potencia total al freno del motor.
La determinación del Nivel Dinámico, se calcula la distancia entre el
punto medio y el tope de las perforaciones (verticales)
Se hace la suma algebraica del nivel de sumergencia de la bomba
(1000´) la presión al punto medio de las perforaciones y la
distancia de la bomba al mismo punto (todo en pies)
Se reemplaza el valor hallado anteriormente y los demás valores en
la ecuación y se halla la carga total al régimen
de flujo seleccionado.
Ecuaciones para su diseño

11. Las curvas características empleada en el sistema de bombeo
electrosumergible son las que se muestran en el gráfico a
continuación:
Curvas características