Curso

SISTEMAS DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

DISEÑO, SELECCIÓN Y OPTIMIZACION

Bogotá, Septiembre 29 a Octubre 3 de 2008

OBJETIVO: Presentar todos los conceptos y fundamentos para el diseño, operación y optimización de Sistemas de Bombeo Electrosumergible.

DIRIGIDO A: Ingenieros de producción, de diseño y operación de sistemas de levantamiento artificial y en particular de Sistemas ESP.

SOFTWARE: Se trabajará con el software SubPump

CONTENIDO

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE PRODUCCIÓN

1.1 El Sistema de producción y sus componentes

1.2 Proceso de producción para un pozo

· Recorrido de los fluidos en el sistema

1.3 Capacidad de producción del sistema-pozo

· Balance de energía en el nodo

· Curvas de oferta y demanda de energía en el fondo del pozo. Curvas VLP/IPR

· Optimización del sistema-pozo: Análisis Nodal

1.4 Métodos de producción: Flujo natural y Levantamiento artificial

· Levantamiento Artificial por Gas Continuo (LAG o “Gas lift”)

· Levantamiento Artificial por Bombeo Electro-sumergible (BES o “ESP”)

· Levantamiento Artificial por Bombeo Mecánico con cabillas de succión (BM o “SRP”)

· Levantamiento Artificial por Bombeo de Cavidades Progresivas (BCP o “PCP”)

· Levantamiento Artificial por Bombeo Hidráulico Jet (BHJ)

1.5 Selección del método de producción

1.5 Cese del flujo natural y requerimientos de capacidad de bombeo y de energía

CAPÍTULO 2

BOMBEO ELECTRO-SUMERGIBLE. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

2.1 Descripción general del funcionamiento del equipo

· Recorrido y transformación de la energía electromotriz

· Areas de aplicación

o Producción vs Profundidad en función del tamaño del revestidor

o Potencia disponible

o Temperaturas permisibles

o Configuraciones del equipo

2.2 Componentes del sistema BES

· Equipo de Subsuelo

o Bomba Centrífuga

- Descripción de las etapas: Impulsor-Difusor. Flujo radial y mixto

- Curva de comportamiento de la bomba centrífuga

- Rango de operación recomendado: Empuje hacia arriba “upthrust”, empuje hacia abajo “downthrust” y punto de máxima eficiencia “BEP”.

- Bombas en serie. Carcazas (“Housings”)

- Tamaño/Serie de la bomba. Nomenclatura de las bombas comerciales.

- Bombas flotante y de compresión.

- Recomendaciones API RP 11S2 sobre aceptación de las bombas

- Efecto de la frecuencia de la corriente trifásica sobre el comportamiento de la bomba

- Cono de eficiencia.

- Efecto de la viscosidad sobre el comportamiento de la bomba

- Efecto del gas sobre el comportamiento de la bomba

- Prebombas: Manejadores de gas (“Advance Gas Handler”, “Poseidon”)

o Motor Eléctrico

- Descripción del motor: estator y rotor

- Revoluciones por minuto en función de la frecuencia

- Curva de comportamiento del motor.

- Factor de Potencia

- Tamaños/Series de los motores disponibles. Motores en serie

- Límites de temperatura

- Conector del cable al motor “Pothead”

- Protección del motor

- Efecto de la frecuencia de la corriente trifásica sobre el comportamiento del motor

o Separador de Gas/Entrada estándar

- Descripción de la entrada estándar. Separación natural del gas libre

- Descripción de los tipos de separador: Estático y Dinámico

- Eficiencia del separador

- Tamaños/Series disponibles

- Consumo de potencia del separador.

- Separador de gas vs Manejador de gas

o Protector/Sello del Motor

- Funciones del protector

- Tamaños/Series disponibles

- Descripción de los tipos de protector: Laberinto y Bolsa elastomérica

- Protector modular

- Límites de temperatura

- Límites de carga de los cojinetes de empuje

- Consumo de potencia del protector

o Cable de Potencia

- Funciones del cable

- Descripción del cable para aplicaciones BES

- Tamaños AWG de los cables disponibles.

- Caída de tensión eléctrica en el cable vs amperaje. Máxima caída permisible.

- Ejemplo de selección del cable

- Geometría del cable: Plano y redondo. Desventajas de cada uno.

- Nomenclatura de fabricación

- Cable de extensión del motor, “motor lead extensión, MLE”

o Sensores de P y T de fondo

- Función del sensor

- Descripción del sensor

- Rangos disponibles para aplicaciones BES

- Multisensores

o Limitaciones físicas del equipo de subsuelo (N° máximo de etapas)

- Máxima resistencia al eje de la bomba

- Presión de estallido de la carcaza de la bomba

- Máximo empuje descendente

- Máxima potencia disponible

- Tamaño mínimo de revestidor

- Herramienta “Y”

- Severidad “Dog leg”

· Equipo de Superficie

o Cabezal Especial

o Caja de Venteo

o Cable de Superficie

o Transformadores de Potencia

- Relación de transformación (RT)

- Placa del transformador secundario

- Selección de los Taps según requerimientos de tensión eléctrica del sistema

- Capacidad de potencia disponibles, KVA

o Variadores de Frecuencia, VSD.

- Funciones del VSD.

- Descripción del variador

- Leyes de Afinidad y Cono de eficiencia

- Aplicaciones de los VSD a través de ejemplos numéricos

o Arrancador Estándar/Panel de Control

o Fuente primaria de energía

CAPÍTULO 3

DISEÑO / SELECCIÓN DEL EQUIPO BES / ESP

3.1 Determinación de la presión fluyente en el fondo del pozo, Pwf

· Comportamiento de Afluencia de Formaciones Productoras

o Flujo monofásico: Ecuación de Darcy

o Flujo multifásico: Ecuación de Vogel

o Ejemplo numérico

3.2 Determinación de la presión de entrada a la bomba, PIP.

· Comportamiento del flujo multifásico en tuberías

o Ecuación general del gradiente de presión dinámica