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EL BOMBEO EL BOMBEO ELECTROSUMERGIBLELECTROSUMERGIBL
EEGENERALIDADES
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VENTAJAS DEL METODO DE BOMBEO VENTAJAS DEL METODO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLEELECTROSUMERGIBLE
1. Puede “bombear” grandes volúmenes ( alrededor de 20000 BPD).
2. No obstruye en locaciones urbanas.
3. Simple de operar.
4. Fácil para instalar sensor de presión en fondo por telemetría.
5. Se puede usar Offshore.
6. Fácil de ejecutar tratamiento antiescala y anticorrosivo.
7. Disponible en diferentes tamaños.
8. Costos de producción para grandes volúmenes muy bajos.
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COMPONENTESCOMPONENTES Componentes de Subsuelo Bomba centrífuga multi-etapas Separador de Gas (Manejo del gas libre) Sección sellante Motor Electrosumergible Sensores de fondo Cable de potencia
Componentes de Superficie Tableros de frecuencia fija (Switchboards) Controlador de Frecuencia Variable (VSD)
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PSI
Motor
Sección Sellante
Separador de Gas o Intake
Bomba
Variador de Frecuencia Transformador
Motor Lead Cable
BOMBASBOMBASBombas centrífugas multietapas.
Construidas de diferentes diámetros.
Cada etapa está conformada por:
Impulsor Rotatorio
Difusor Estacionario
Efecto es transferir energía del impulsor al fluido desplazado
Su numero depende de la aplicación.
Energía Cinética
Energía Potencial
6
Movimiento rotatorio: Radial (hacia fuera del impulsor)
Tangencial (en dirección al diámetro externo del impulsor).
MANGUITO
ARANDELAS DE EMPUJE
OJOFALDON
IMPULSORIMPULSOR
Resultante Dirección de flujo.
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Eje
Manguito
Faldón
Alabe
Pasaje de Fluido
Dirección deRotación
IMPULSORIMPULSOR
8
PEDESTALALMOHADILLAS E. Descendente
DIAMETRO INTERNO ASIENTO
E. Ascendente
CONVERTIR LA ENERGIA DE ALTA VELOCIDAD Y BAJA PRESION,
EN ENERGIA DE BAJA VELOCIDAD Y ALTA PRESION.
DIFUSORDIFUSOR
9
Electric Submersible Pumps, Inc.
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
0
10
20
30
40
50
This curve represents nominal performance to be used in pump sizing calculations.Actual pump performance will comply with acceptance limits specified in Table 4.1,
API RP 11S2 (Recommended Practice for Submersible Pump Testing -- March 1, 1990)
M3/DIABPD
CAPACIDAD
0
2
4
6
8
10
RANGO DE OPERACIONRECOMENDADO
Mar 10, 2000
Curva del Performance de la Bomba TE-11000 1 etapa @ 3500 RPM
O.D. BOMBA 5.37"/ 136.40 mm
Pies
HP de consumo
Capacidad de Levante (Cabeza)
Eficiencia Solo de la Bomba
Cabeza
0%
20%
40%
60%
80%
100%
EFICIENCIASOLOBOMBA
CARGA MOTORHP
Metros
0 500 1000 1500 2000 2500
0
5
10
15
10
CAPACIDAD(BPD)0
0
CA
BE
ZA (
Pie
s)
SE
VE
RM
INIM
AL
AC
EP
TA
BL
E
RANGOOPERACIÓNRECOMENDADA
ZONAE.ASCENDEN
RANGOE. DESCENDENTEEXCESIVO
CABEZA
CAPACIDAD
EMPUJE
CAPACIDADO
CURVA DE EMPUJE CURVA DE EMPUJE TIPICATIPICA
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Las etapas pueden clasificarse, dependiendo de la geometría del pasaje de fluido, en dos tipos:
F L U J O M I X T OF L U J O M I X T O F L U J O R A D I A LF L U J O R A D I A L
BOMBASBOMBAS
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MECANISMOS DE DESGASTEMECANISMOS DE DESGASTE
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TABLA DE SELECCIÓN TABLA DE SELECCIÓN CONSTRUCCION DE CONSTRUCCION DE
BOMBASBOMBASIN
DIC
E D
E A
GR
ES
IVID
AD
MG/LITRO ABRASIVOS
RESISTENTESABRASION
COMPRESION
RESISTENTES
ABRASION
FLOTANTE
COMPRESION
Flotante
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SUMSUMARIOARIO
5%
10%
20%
Flujo Radial
28%
Flujo Mixto
* Muy dependiente de la presión de entrada
15
16
MATERIALESMATERIALES
BASE& CABEZA Standard: 1042 CS, Especial: 416SS, 316SS,
& Hastalloy
HOUSING Standard: 1026 CS, Especial: 9Cr-1Mo, & 316SS
EJE Nitronic 50, Monel K-500, Inconel 718 & Inconel 718 Ultra
Alta Resist
ETAPAS Standard Ni-Resist Tipo 1, Especial: Ni-Resist Tipo
4, Hierro Blanco, Hastalloy C, Duplex,
Ryton, & Ni-Al Bronze
BUSHINGS & MANGUITOS Ni-Resist, & Carburo de Tungsteno
SEPARADORES DE GASSEPARADORES DE GAS
FUNCIONES
Eliminar la mayor cantidad del gas en solución contenido en el fluido de pozo
Permitir el ingreso de fluidos al interior de la bomba
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TIPOS DE SEPARADORES DE GASTIPOS DE SEPARADORES DE GAS
•DE FLUJO INVERSO
•ROTATIVOS
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SEPARADORES DE FLUJO INVERSO
La Geometría Interna de los separadores causan un cambio direccional en el fluido que previamente ingresó.
Se componen de un laberinto que obliga al fluido del pozo a cambiar de dirección antes de ingresar a la bomba.
En este momento, las burbujas continúan subiendo en lugar de acompañar al fluido.
Estos son dispositívos estáticos
Dispositivos mecánicos muy eficientes
SEPARADORES ROTATIVOS
Usan la fuerza centrífuga para separar las fases
Consta de 3 grandes secciones:
Inductor
Cámara de Separación (Centrifuga)
Sección Separadora
Se usa en Tandem para incrementar la eficiencia (75% por sección)
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GAS GAS EN LOS SISTEMASEN LOS SISTEMAS
• Gas: Porqué?– Fluido de Pozo es una mezcla de
hidrocarbonos – Bajo suficiente presión todo existe
en la fase liquida– Si la presión baja, por debajo del
punto de burbuja, los gases se tornan envolventes
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• Disminución en la Presión: Porqué?
– La meta del equipo es la de obtener máxima tasa de flujo del yacimiento
– La tasa de producción relacionada con la presión fluyente de fondo
– Más alta es la reducción de la presión, mayor es la producción
GAS GAS EN LOS SISTEMASEN LOS SISTEMAS
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– Sin embargo, si la BHP se reduce por debajo del punto de burbuja, gas libre empieza a envolver
– Así, disminuyendo la presión de intake de la bomba se incrementa la tasa, pero introduce gas libre a esta
GAS GAS EN LOS SISTEMASEN LOS SISTEMAS
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El Gas afecta el performance de las Bombas de diferentes maneras– Incrementar el volumen total de
fluido• Disminuye la densidad
volumétrica del fluido• Causa anomalías de flujo entre
los impulsores
Gas LibreGas Libre
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Una burbuja de gas a través del impulsor actúa producto de diferentes fuerzas– Estas fuerzas producen resbalamiento
entre el gas y el liquido viajando a diferentes velocidades
– A fracciones menores de gas, este se distribuye uniformemente en los impulsores y fluye sin acumulaciones
Gas LockingGas Locking
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– A mayores fracciones de gas, el movimiento de las burbujas se retrasa al liquido causando que las burbujas se acumulen y bloqueen el ojo del impulsor creando una zona de baja presión
– Este fenómeno es llamado Gas Locking
Gas LockingGas Locking
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Ciclo de Gas en ImpulsoresSeparación de fases
El Gas se acumula dentro de impulsores
Comienza a Surgir
Gas Lock
Incrementa la Densidad
Disminuye Presión de Entrada
Incrementa Presión
Incrementa el Flujo
Disminuye % Gas Libre
Incremento % Gas Libre
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• El Inductor fuerza al fluido a ingresar al separador, aumentando la presión en el interior de este.
• Luego la centrifuga separa el líquido, que es impulsado a la parte mas alejada de la centrifuga.
FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO
• Los separadores de gas rotativos, utilizan la fuerza centrifuga para separar el gas del liquido.
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SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTESFuncionesFunciones
1. Provee conexión mecánica entre la bomba y el motor
2. Maneja la carga de empuje generado por la bomba
3. Permite la ecualización de presiones entre el aceite del motor y el fluido de pozo
4. Permite la expansión-contracción del aceite de motor debido a los ciclos térmicos
5. Prevenir la entrada de fluido de pozo al motor
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SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES
Las cámaras de un sello pueden ser de dos tipos:
• LABERINTO
• SELLO POSITIVO (BOLSA DE GOMA)
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Sello Laberíntico
Tornillo de VenteoSello Mecánico
Eje
Válvula de Drenado-Llenado
Cojinete de Empuje (Rodete)Cojinete de Empuje Descendente
Tubo
Válvula de Drenado-Llenado
SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES
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Sellos Laberínticos
Diseño de tubo en U mantiene la separación de fluidos de diferentes gravedades específicas
Cojinetes de empuje localizados en la parte inferior del sello
Sellos mecánicos para no permitir el paso de fluido de pozo a lo largo del eje
Estabilización radial en la cabeza para prevenir juego radial y excentricidades
SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES
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COJINETE DE EMPUJE (RODETE)COJINETE EMP ASCENDENTE
COJINETE EMP DESCENDENTE
SELLO MECANICO
SELLO MECANICO
COUPLING
BUSHINGVALVULA LLENADO
BOLSA ELASTOMERICA
CHECK VALVE – Un Sentido
SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTESSello Con Bolsa Elastomérica
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Sellos con Bolsa Elastomérica
Barrera positiva, no existe interferencia de fluidos
Cojinetes de empuje localizados en la parte inferior del sello
Sellos mecánicos para no permitir el paso de fluido de pozo a lo largo del eje
Estabilización radial en la cabeza para prevenir juego radial y excentricidades
SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTES
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SECCIONES SELLANTESSECCIONES SELLANTESSelección ApropiadaSelección Apropiada
Viscosidad del fluido (Grados API)
Inclinación del equipo con respecto a la vertical
Temperatura de fondo y operativa del motor
Carga de empuje transmitida al sello Compatibilidad de fluidos con los elastómeros
Cantidad de HP que va a manejar
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Es un motor trifasico.
De inducción tipo JAULA DE ARDILLA.
De dos polos, similar a los utilizados en aplicaciones de superficie.
Sumergido en aceite sintético.
EL MOTOREL MOTOR
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Ranura Involuta
Cojinete de Empuje (Rodete)
Cojinete de Empuje Alta carga y Temperatura
Barniz Alta Temperatura
Arandela de Empuje
Aceite Sintético
Slot
O-Ring Alta Temperatura
Anillo Retenedor
EL MOTOREL MOTOR
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Las tres fases son conectadas al bobinado del motor, el que termina en una estrella en el interior de este, la cual trata de estabilizar un punto neutro.
Fase AFase B
Fase C
0o 120o 240o 360o
ØA
ØB
ØC
120o 120o
120o
EL MOTOREL MOTOR
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Detalle de Laminaciones de un Estator
Conductores
Slots
EL MOTOREL MOTOR
40
HP que va a consumir el sistema
% de la carga a la cual trabajará
Temperatura operativa del motor
Profundidad del equipo
Velocidad del fluido
Presencia de agentes corrosivos y o carbonatos
EL MOTOREL MOTORSelección ApropiadaSelección Apropiada
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