Trabajo practico N°14 - Despacho Economico de Cargas - Campus 2022.pdf
Metodo de bombeo electrosumergible y Bombeo mecanico
1. METODO DE BOMBEO
ELECTROSUMERGIBLE
REALIZADO POR: LUIS TERAN
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO
EXTENSIÓN MARACAIBO
CÁTEDRA: PRODUCCIÓN DE HIDROCARBUROS
2. MÉTODO DE BOMBEO
ELECTROSUMERGIBLE
• Su principio de funcionamiento se basa en la conversión de
energía cinética transferida por el movimiento rotativo de la
bomba en presión.
• El inventor del motor electrosumergible fue Armais
Arutunoff.
3. EQUIPOS DE SUBSUELO
• 1. Sensores de fondo
Detecta variables como:
Presión
Succión
Descarga
Temperatura
Vibracion
Perdida de corriente
El sensor envía señales a
superficie a través del
cable eléctrico.
4. MOTOR ELÉCTRICO
Proporciona potencia necesaria
para accionar la bomba.
Opera a una frecuencia de 60
Hz.
Esta diseñado
para resistir
hasta 260 C.
Los
requerimientos
de amperaje
están entre 22-
119 amperios.
El voltaje esta en el rango de
230-400 voltios
Esta lleno en su
parte inferior
por aceite
dieléctrico
Vienen en
diámetros de
3,75-7,25 pulg.
Tiene
eficiencia
cercano al
85% a máxima
carga.
La profundidad
de colocación
depende del
diseño
5. CRITERIOS DE SELECCIÓN
DEL MOTOR ELÉCTRICO
Demanda total de potencia
Temperatura de operación
Condiciones de refrigeración
Factor de seguridad
Costo del motor
Geometría del pozo
7. SEPARADOR DE GAS
Se usa cuando el gas libre
causa interferencia con el
funcionamiento de la bomba
• El gas libre es separado físicamente
del resto de los fluidos
El fluido rico en líquidos es
dirigido hacia la toma de la
bomba
• Eficiencia de separación del 70%
8. MANEJADORES DE GAS
Manejan
hasta un 90%
del gas libre
en la entrada
de la bomba
Facilita la homogenización
de la mezcla para que
entra a la bomba en una
sola fase
Presuriza la
corriente
Un agitado rompe las
burbujas de gas grandes
Son
dispositivos
rotativos
Manejan gas libre
9. BOMBA
ELECTROSUMERGIBLE
• Provee energía necesaria para
levantar los fluidos hasta superficie
• Son bombas centrifugas multietapasCaracterísticas
• Impulsor
• Difusor
Componentes
• Flotante
• CompresiónTipos de
bomba
10. COMPARACIÓN DE LOS
TIPOS DE BOMBAS
Flotadora Compresión
Menor capacidad de manejo de
solidos
Mayor capacidad de manejo de solidos
Mayor probabilidad de atascamiento
durante el arranque
Menor probabilidad de atascamiento
durante el arranque
Menor transferencia de carga a los
cojinetes
Mayor transferencia de carga a los
cojinetes
Son mas fáciles de ensamblar Mas difíciles de ensamblar
11. CRITERIO DE SELECCIÓN DE
LA BOMBA
Cubrir la demanda de levantamiento de fluidos
Rango de operación recomendado
Resistencia mecánica de los ejes
Condiciones de manejo de solidos
Producción de gas
Grados API del petróleo
12. CABLE ELÉCTRICO
Transporta la corriente eléctrica desde el
transformados de superficie hasta la bomba
Es uno de los componentes mas sensibles
Tiene una armadura de acero para su
protección
Tiene una camisa de plomo para resistir la
temperatura de operación
Algunas veces es el componente mas
costoso
14. CABEZAL DE SUPERFICIE
Permite conectar
eléctricamente los
componentes de
fondo
Soporta el peso del
sistema de fondo
Incluye válvulas de
instrumentos de
mediciones
15. CAJA DE VENTEO
Acopla el cable que viene del pozo y
el cable de potencia del controlador
Permite ventilar el gas que proviene
del pozo
Permite realizar pruebas de
continuidad
16. VARIADOR DE FRECUENCIA
Función
Variar la
velocidad del
equipo
Cambiar caudal y
altura dinámica
Características
Puede ser
programado para
situaciones
especiales
Varia la salida de
voltaje
17. TRANSFORMADORES
El transformador secundario e utiliza cuando hay un variador de frecuencia
instalado
El transformador secundario incrementa el voltaje de acuerdo a las
necesidades del motor
El transformador primario reduce el voltaje de la fuente primaria
18. INSTALACIÓN DEL BES
Debe existir centralización
con el revestidor
Colocar una goma
protectora en el espacio
abierto entre el revestidor
y la tubería en superficie
Mantener una velocidad de
bajada de 10 parejas por
hora y reducir a 5 parejas
por hora cuando falten 500
pies para el asentamiento
Tomas notas de las
medidas de asentamiento
del cable y del equipo
Suspender labores en casos
en los que este lloviendo
hasta que las condiciones
ambientales sean ideales
Es importante que durante
la instalación este un
ingeniero de optimización
presente
20. DISEÑO DEL BES
Calcular IP
Calcular Pwf a la
producción deseada
Calcular la gravedad
especifica del fluido
Calcular la PIPCalcular la TDH
Determinar la
perdida por fricción
Calcular la presión
de cabezal
Determinar el
numero de etapas
Determinar HP para
sello y separador de
gas
Determinar HP del
motor
Seleccionar el
motor y el cable
Seleccionar el
variador
21. INFORMACIÓN NECESARIA
PARA EL DISEÑO DEL BES
Data de
pozo
Data de
producción
Recursos de
energía
• Revestidor
• Tubería de producción
• Perforaciones
• Profundidad de la bomba
• Presión de cabezal
• Producción
• Datum
• Pwf y Presión estática
• Temperatura
• %AyS
• Producción deseada
• Voltaje primario
• Frecuencia
22. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
DEL BES
VENTAJAS DESVENTAJAS
Es flexible para trabajar en un amplio
rango de tasas de flujo
Desgaste de componentes de la
bomba por solidos abrasivos
Puede manejar altas tasas de flujo y
altos cortes de agua
Posible taponamiento por solidos en
suspensión
No tiene partes móviles en superficie Limitación en manejo de gas
Es de bajo impacto ambiental Limitado a trabajar con temperaturas
menores de 500 F
Se puede automatizar fácilmente Alto costo de inversión inicial
Se aplica a pozos desviados y
horizontales
Requiere de taladro para cambiar la
bomba
23. BOMBEO MECÁNICO
• Consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo de
acción reciprocante, abastecida de energía a través de una
sarta de cabilla. La energía proviene de un motor eléctrico, o
de combustión interna, la cual moviliza una unidad de
superficie mediante un sistema de engranajes y correas.
25. UNIDADES DE BOMBEO
La función de la unidad de bombeo es convertir el
movimiento rotacional de la unidad motriz al movimiento
ascendente-descendente de la barra pulida. Una unidad de
bombeo apropiadamente diseñada tiene el tamaño exacto de
caja de engranaje y estructura. También tiene suficiente
capacidad de carrera para producir el fluido que deseas. Otras
características de la unidad de balancín son:
• La variación de velocidad con respecto a las revoluciones
por minuto de la maquina motriz
• La variación de la longitud de carrera
• La variación del contrapeso que actúa frente a las cargas de
las cabillas y fluido del pozo.
26. TIPOS DE UNIDADES DE
BOMBEO
• Son las mas utilizadas por economía y
fácil operación
• El movimiento rotativo del motor es
transmitido por correas a la caja de
transmisión la cual reduce la velocidad
mediante una caja de engranaje
Convencional
• Es un rediseño de la unidad
convencional que cambia la posición
de los brazos y el poste maestro para
obtener un sistema unitorcional
• Soporta mas fluido sin recargar el
equipo
Unitorque
MARK II
27. TIPOS DE UNIDADES DE
BOMBEO
• Utiliza un cilindro con aire
comprimido en lugar de pesas de
hierro
• Los costos de operación son mas
altos comparado con otras unidades.
• Son mas resistentes a las cargas
Balanceada
por aire
• No posee sistema de biela manivela
• Se mueve alternativamente una
correa que desliza un cilindro
acoplada a una barra pulida por un
extremo y un contrapeso para
balancear la unidad
Rotaflex
28. TIPOS DE UNIDADES DE
BOMBEO
• Utiliza un cilindro hidráulico
reciprocante para transmitir
energía a la bomba de subsuelo
• Son compactas y poco costosas
• Se consideran de velocidad
constante
Hidráulica
• Parecidas a las hidráulicas pero
utilizan gas como fluido de trabajo
en vez de aceite hidráulico
• Utilizan un compresos en lugar de
una bomba de desplazamiento
positivo
Neumática
29. MOTOR
Suministra la energía necesaria a la unidad de
bombeo para levantar los fluidos del pozo.
Son generalmente trifásicos y operan a 60 Hz
de frecuencia con velocidades promedios
entre 835 y 1200 RPM.
Están diseñados para trabajar bajo cargas
constantes lo cual no sucede en una
instalación de bombeo mecánico debido a las
fluctuaciones en las cargas durante el ciclo.
30. TIPOS DE MOTORES
• Alta Velocidad (6 cilindros) operan a una
velocidad de 800 a 1400 rpm.
• Baja velocidad (1 cilindro) operan entre 200
y 600 rpm.
Combustión
interna
• Son los de mayor aplicación en los campos
petroleros y se subdividen en Convencional
NEMA D y de alto deslizamiento.
• Tienen la ventaja de facilidad para
cambiarlos y para automatizarlos.
Eléctricos
31. CAJA DE ENGRANAJE
• Es un sistema de engranajes cuyo objetivo es reducir la
velocidad de rotación entre el motor primario y el sistema
biela-manivela. Pueden ser de sistema de reducción simple,
doble o triple. La caja de engranaje representa una de las
partes más costosa de la unidad de bombeo.
32. MANIVELA
• Transmite el movimiento de la caja de engranaje o
transmisión a las bielas del balancín, que están unidas a
ellas por intermedio de pines.
33. PESAS O CONTRAPESOS
Generalmente se encuentran ubicados en la manivela y en algunas unidades sobre la viga principal, en el
extremo opuesto del cabezote.
Se utilizan para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante las carreras
ascendente y descendente del balancín.
Si la caja de engranaje tuviera que suplir todo el torque que la unidad de bombeo necesita para operar, su
tamaño sería demasiado grande, afortunadamente, al usar contrapesos, el tamaño de la caja de engranaje
puede ser minimizado.
Los contrapesos ayudan a reducir el torque que la caja debe suministrar.
En las unidades balanceadas por aire, el balance se realiza con aire comprimido en un cilindro
34. PRENSAESTOPA
Se instala en el cabezal del pozo
con el fin de impedir el derrame
de petróleo por la acción del
movimiento de la barra pulida.
Consiste en una cámara cilíndrica
que contiene los elementos de
empaque que se ajustan a la
barra pulida para efectuar el sello.
35. BARRA PULIDA
La Barra Pulida es una pieza sólida de acero que se mueve
dentro de la tubería y es la que soporta la mayor carga del
sistema de allí que su correcta selección es muy importante
para el Optimizador.
Su función es soportar el peso de la sarta de cabillas, de la
bomba y del fluido dentro de la tubería.
Se fabrica en un material resistente y viene generalmente en
diámetros de 1 ¼ y 1 ½ pulg y longitudes de16 y 22 pies.
37. CABILLAS
Sus funciones son: Transferir energía, soportar cargas y
accionar la bomba.
Sirven de conexión entre la bomba de subsuelo y la
unidad de bombeo instalada en la superficie.
La barra pulida es la primera cabilla del sistema, y
opera con una empacadura de goma llamada prensa-
estopa.
Los principales problemas presentados por la sarta de
cabillas son las partiduras y el desenroscado de las
mismas.
Las cabillas se fabrican en diámetros que van desde
1/2” hasta 1-1/8” con incrementos de 1/8”. Cabillas de
acero son fabricadas en longitudes de 25 o 30 pies.
39. BOMBA DE SUBSUELO
• Es una bomba pistón de desplazamiento positivo, desde su
profundidad de instalación hasta la superficie que funciona
por diferencias de presión, mediante bolas y asientos, para
permitir la entrada y sello de fluidos en círculos periódicos
sincronizados.
Componentes El cilindro o barril: es la parte por donde se mueve el pistón en
sus recorridos ascendentes y descendentes.
El émbolo o pistón: En él se encuentra la válvula viajera que
controla la entrada de fluidos de la bomba al interior del pistón.
La válvula viajera: está regulada por las diferencias de fuerzas
sobre ella y por debajo de ella.
La válvula fija: controla la entrada de fluidos desde el pozo al
interior de la bomba
40. ANCLA DE GAS
• Un ancla de gas consiste en un tubo ranurado o perforado,
colocado en la zapata de anclaje y se utiliza para mejorar la
separación de gas antes de la entrada del fluido a la bomba,
lo cual origina una mayor eficiencia volumétrica de la
bomba.
41. TUBERÍA DE PRODUCCIÓN
• El fluido se produce a través del anular tubería-cabillas
hasta la superficie. Cuando la tubería está anclada al
anular, esta tiene un efecto menor en el comportamiento
del sistema en la mayoría de los casos. Si la tubería no está
anclada entonces podría afectar las cargas sobre las
cabillas y el desplazamiento de la bomba debido a su
estiramiento. los tipos de tubería: EUE y Hydrill las cuales
son utilizadas para realizar las operaciones inherentes a la
completación del pozo, que producen bajo el método
artificial de bombeo mecánico.
42. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
• Ventajas del bombeo mecánico
El diseño es poco complejo.
El sistema es eficiente, simple y fácil de operar por el personal de campo.
Es aplicado en crudo pesado y altamente viscoso.
Puede utilizar combustible o electricidad como fuente de energía.
El equipo puede operar a temperatura elevadas.
Permite variar la velocidad de embolada y longitud de carrera para el
control de la tasa de producción.
• Desventajas y limitaciones del bombeo mecánico
La efectividad del sistema puede verse afectada severamente por la
presencia del gas.
La presencia de arenas ocasionan el desgaste severo del equipo.
Requiere altos costos de mantenimiento.
Posee profundidades limitadas.
El equipo es pesado y ocupa mucho espacio.
La tasa de producción declina rápidamente.
