Yorman Gonzalez Cedula 26.375018 Carrera 50

1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Bombeo
Electro sumergible
Integrante
Yorman González
Cedula
26.375.018
Carrera 50

2. Esquema
• Bombeo Electro Sumergible
• Componentes de Fondo
• Componentes de Superficie
• Diseño de Bombeo Electro Sumergible

3. Bombeo Electro Sumergible
Para optimizar la producción en los pozos, las compañías operadoras a través de los departamentos de optimización de
producción buscan las diferentes alternativas posibles actualmente se consideran 2 opciones :
• Cambiar el método de levantamiento artificial existente
• Optimizar el método en uso
Bajo este criterio se tienen áreas produciendo con diferentes métodos de producción acordes con las condiciones del pozo
uno de los sistemas de levantamientos más usados en la industria petrolera el bombeo electro sumergible saca el fluido de la
formación a la superficie mediante la acción rotacional de una bomba centrífuga de múltiples etapas sumergidas en el pozo y
accionada por energía eléctrica que es suministrada desde superficie este método de levantamiento es considerado efectivo y
económico para producir grandes cantidades de flujo a mediana y grandes profundidades, y variadas condiciones de pozos
El bombeo electro sumergible presenta las siguientes ventajas:
1. Capacidad de manejar altos volúmenes
2. Facilidad de operar en superficie
3. Trabaja bien en pozos desviados
4. Profundidades altas
El bombeo electro sumergible 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

4. 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 cada etapa esta compuesta por un impulsor rotario y un difusor estacionario el impulsor da al fluido
energía cinética y el difusor cambia la energía cinética en energía potencial su función es proveer la energía adicional para
levantar la producción esperada a superficie
• Etapas de la bomba :
1. La bomba centrífuga trabaja por medio de la transferencia de energía del impulsor al fluido desplazado
2. La parte rotativa, el impulsor genera fuerzas centrífugas que aumentan la velocidad del fluido (energía potencial más la
energía cinética)
3. 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
4. El fluido entra al impulsor por medio de un orificio interno, cercano al eje y sale por el diámetro exterior del impulsor
5. 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 existen dos valores a ser considerados para la entrada de la bomba:
1. PIP requerida: esta resulta de ser la presión de entrada necesaria para alimentar apropiadamente a la bomba y prevenir o
impedir la interferencia de gas o cavitación
2. PIP disponible: está es una presión en función al sistema en el cual la bomba opera. Entonces la PIP disponible es la
sumergencia característica de cada instalación individual

5. • Protector : El protector sirve como eslabón vital en el ensamblaje. Cumple 3 funciones básicas:
1. conectar el motor y la bomba
2. Lubricar el eje principal y de esta forma reducir el desgaste del mismo
3. Compensar la expansión o contracción del motor por el efecto del calentamiento o enfriamiento
• Motor : Los motores usados en las operaciones de bombeo electro sumergible son del tipo Dipolares y Trifásicos de
Inducción los motores están llenos de un aceite mineral altamente refinado que lubrica los cojinetes del motor en una
instalación BES el calor generado por el motor es retirado lejos por los fluidos del pozo en movimiento hacia la superficie en
enfriamiento del motor se logra a través de:
1. Circulación interna del aceite del motor
2. Flujo del caudal del pozo alrededor de la parte exterior del motor
• Cable de potencia : El cable de potencia es uno de los componentes más importantes y sensibles en sistemas de
levantamiento por BES este cable es el encargado de llevar la potencia eléctrica desde la superficie hasta el motor de
subsuelo y también puede transmitir señales de presión y temperatura de regreso a superficie
• Sistema de monitoreo : Los sistemas de monitoreo de fondo pueden ser instalados en la parte inferior del motor las
opciones disponibles actualmente :
1. -Presión de fondo
2. Temperatura del Motor
3. Presencia de agua
• Opciones disponibles incluyen:
1. Flujo de descarga
2. Presión de descarga
3. Vibración

6. Componentes de superficie
• 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) trabajan con una
frecuencia fija de operación de 60 Hz se fabrican diferentes tipos de tableros en relación con la potencia del motor y el
voltaje secundario requerido por este último
• 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 esto permite operar la
bomba a diferentes velocidades y producciones manteniendo una eficiencia alta en el sistema la manipulación de la
frecuencia de entrada al motor permite modificar la velocidad del equipo de fondo y por ende el rendimiento y rango
operacional del sistema de levantamiento BES adicionalmente permite un arranque gradual (suave) en la operación de este
tipo de sistemas de levantamiento
• 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. Diseño de Bombeo Electro
sumergible
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
o Donde:
o m: gravedad específica de la mezcla [adm]
γo: gravedad específica del petróleo [adm]
o γw: gravedad específica del agua [adm]
°API: gravedad API [adm]
Pwf: presión de fondo fluyente [lpca]
h: espesor [pie]
NF: nivel de fluido [pie]
1. Se estima una profundidad de asentamiento de la bomba (100’ por encima del colgador) que garantice la sumergencia
2. 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

8. • Donde:
o PIP: presión de entrada a la bomba (pump intake pressure) [lpc]
o Dp: profundidad media de los perforados [pie]
o Db: profundidad de la bomba [pie]
o Entonces con la PIP y el resto de los datos se calcula el Rs y Bo
o Donde:
o Rs: solubilidad del petróleo [PCN/BN]
o γg: gravedad específica del gas [adm]
o T: temperatura [°F]
o Bo: factor volumétrico del petróleo [BY/BN]
• 3. Se calcula el factor volumétrico del gas (Bg)
o Donde:
o Bg: factor volumétrico del gas [BY/MPCN]
o Z: factor de compresibilidad de gases [adm]
o P: presión de yacimiento [lpca]
• 4. Determinación del volumen de gas que manejará la bomba.
•
• 4.1. Volumen total de gas (Tg)
o Donde:
o Tg: volumen total de gas [PCN/D]
o qo: tasa de producción de petróleo [BN/D]
o RGP: relación gas-petróleo [PCN/BN]

9. • 4.2. Volumen de gas en solución (Sg)
o Donde:
o Sg: volumen de gas en solución [PCN/D]
• 4.3. Volumen de gas libre (Fg)
o Donde:
o Fg: volumen de gas libre [PCN/D]
• 4.4. Volumen de petróleo (Vo)
o Donde:
o Vo: volumen de petróleo [BY/D]
• 4.5. Volumen de agua (Vw)
o Donde:
o Vw: volumen de agua [BY/D]
o ql: tasa total de líquido [BN/D]
o Bw: factor volumétrico del agua [BY/BN]
• 4.6. Volumen de gas (Vg)
o Donde:
o Vg: volumen de gas [BY/D]

10. • Donde:
o %GL: porcentaje de gas libre [%]
o Vt: volumen total de fluido [BY/D]
o Cuando se excede el 10% de gas libre (condición operacional normal), se requerirá la utilización de un separador de gas. Una vez
instalado el separador de gas, se sabe que el mismo se retirará (en teoría) el 80% de gas libre, por lo tanto se plantean nuevamente los
cálculos para verificar los nuevos valores que manejará la bomba
• 5. Cálculo de la carga dinámica total (TDH)
o Donde:
o TDH: carga dinámica total [pie]
o Hd: altura dinámica [pie]
o Ft: pérdidas por fricción en la tubería [pie]
o Pd: pérdidas por fricción en la línea de flujo [pie]
• 5.1. Altura dinámica (Hd)
• 5.2. Pérdidas por fricción en las líneas de flujo (Pd)
• 5.3. Pérdidas por fricción en tubería (Ft)
• Nota: el factor (F/1000’) se obtiene gráficamente o por correlación se debe conocer la ql (BN/D o GPM) y el diámetro de la tubería o
revestidor (pulg.) se utiliza la correlación conociendo la tasa de líquido (GPM) y el diámetro de la tubería en pulgadas

11. • Donde:
o C: 120 (tubería nueva) ó 94 (tubería vieja)
o ql: tasa de líquido [GPM]
o ID: diámetro interno de la tubería [pulg]
• 6. Selección de la Bomba considerando:
o Tasa deseada
o Profundidad de asentamiento de la bomba
o Diámetro de revestidor
o Viscosidad del fluido
o Se utilizan las siguientes tablas y gráficos:
o HC˜ 23,1 pie/etapa (capacidad de levantamiento)
o POE˜ 40,2% (eficiencia de bombeo)
o HML˜ 0,081 HP/etapa (carga de motor)
• 7. Determinación del número de etapas de la bomba.
• 8. Determinación de la potencia del motor
o Donde:
o HP: caballos de potencia [HP]
o Entonces es posible seleccionar el motor adecuado considerando la recomendación del fabricante
• 9. Selección del Cable
• La tabla general de recomendaciones para diseño, proporciona el tipo de cable acorde a las condiciones dadas. No obstante,
los fabricantes recomiendan verificar la caída de voltaje en el mismo no sobrepase los 30 voltios/1000 pies. Por ende:

12. • Donde:
• ΔVolt= caída de voltaje [volt]
• Primero se obtiene la caída de voltaje a 68°F conocido el amperaje del motor y el número del cable a través del gráfico luego
para calcular el factor de caída de voltaje es importante tener la temperatura en el fondo del pozo aunada al amperaje del
motor de tal forma que se pueda obtener la temperatura de operación del cable por medio de la gráfica finalmente se
calcula la caída del voltaje a la temperatura de operación y considerando 200’ de cable en superficie pero antes se debe
verificar que cumpla las condiciones teóricas
o Donde:
o (ΔVolt/1000’): caída de voltaje cada 1000’ [volt/1000’]
o 10. Calculo de los KVA necesarios para la selección del transformador
o Donde:
o KVA: kilovatios (kVA)
o Amp: amperios (A)
o Vs: Voltaje en el motor + ΔVolt [volt]
o 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)