Estrategias para controlar los parámetros de … 22 Title Slide 1 Author AUSTIN WILCOX Created Date 9/2/2014 9:45:48 AM

IAPG – Jornadas de Producción, 20 y 21de Agosto del 2014

Estrategias para controlar los parámetros de funcionamiento para mejorar la confiabilidad del sistema PCP.

IAPG – Jornadas de Producción 2014 – 21 y 22 de Agosto de 2014

2

Objetivos

Estrategias para controlar los parámetros de funcionamiento para mejorar la confiabilidad del sistema PCP.

Aumentar la Vida útil de los equipos con VSD • Optimizar la utilización de los motores eléctricos: a ) Cuando el pozo declina b ) Cuando se realiza aporte (inyección secundaria )

• Determinar la Frecuencia Mínima recomendada • Determinar la Frecuencia Máxima recomendada. • Rango de trabajo.

NOV Mono Artificial Lift Solutions

Nomenclatura de las Bombas NOV Mono

3

Muestra de campo para el análisis.


• Bombas Instaladas Cantidad: 105

• Rango de Profundidades entre 941 m (3,090 ft ) y 1903m (6,250 ft)

• Rango de Caudales: – desde 4 m3/d – hasta 120 m3/d (780 bpd)

• Run Life : 811 Dias

• La Bomba mas antigua : 1,955 dias de marcha y continúa en funcionamiento.

• El 40 % de las bombas que están en funcionamiento tienen mas de 3 años.

4

Performance de las Bombas MOYNO

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Runlife 811 dias – (Muestra de campo de 105 pozos)


5

Performance por modelo de bomba

Ru

n lif

e

Modelo de bomba, Metrico (Imperial)


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

4-24(25-8000)

7-24(45-8000)

10-24(65-8000)

17-24(95-8000)

27-30(100-9000)

44-24(275-8000)

52-18(340-6000)

Performance por modelo de bomba

6

Cantidad de Bombas Instaladas por modelo


27-3000, 2 44-3000, 3 44-2400, 6

44-2000, 1

10-2400 , 27

7-2400, 19

4-2400, 31

90N095; 17

7

Bombas fuera de servicio y causa

Mejoras productivas (Cambio por otro

modelo) , 28

Pulling. Falla de Vastago o Ancla de

torque), 5

Gas; 6 Bomba sin Nivel, 18

Arena, 14

Contrapresionada , 14

Otros, (parafina, contingencias, etc) , 8

Bombas intervenidas, en: 2009-2010-2011-2012-2013


8

Limitaciones de la Velocidad, Max y Min

Cabezal Modelo , características técnicas. Instalación , Vibraciones, arena Potencia instalada (Motor ) Tipo de ventilación del motor


9

Consideraciones sobre la aplicacion en motores de control de velocidad con VSD

a) Velocidades con Frecuencia nominal por debajo de la nominal

- Por debajo del 50% se recomienda un aumento en la clase de aislación . - Se produce una desmagnetización del estator del motor para mantener la relación U/f constante.

b) Velocidades con Frecuencia por encima de la nominal

- El motor funcionara con un debilitamiento del campo. La velocidad máxima estará limitada por el par máximo y por las partes giratorias.


10

• Puntos a tener en cuenta :

• La velocidad de rotación del campo magnético varía con la frecuencia

• La velocidad del motor cambia proporcionalmente al campo rotativo para mantener el par del motor, la tensión del motor ha de cambiar con la frecuencia.

• Si la relación entre la tensión de alimentación del motor y la frecuencia es constante, la magnetización también permanece constante en el rango de funcionamiento nominal del motor.

• PAR MOTOR = ( U/F )


U/F Uf Perdidas

380/50 332 13%

304/40 256 33%

228/30 180 53%

152/20 104 73%

76/10 28 93%

U/F Uf Perdidas

380/50 332 13%

456/60 332 27%

532/70 332 38%

608/80 332 45%

684/90 332 51%

Regulacion de Frecuencia

11



U/F Uf Perdidas

380/50 332 13%

304/40 256 33%

228/30 180 53%

152/20 104 73%

76/10 28 93%

12 NOV Mono Artificial Lift Solutions

U/F Uf Perdidas

380/50 332 13%

456/60 332 27%

532/70 332 38%

608/80 332 45%

684/90 332 51%


13


• Puntos a tener en cuenta :

• La magnetización del estator depende de la tensión aplicada

• La velocidad del motor cambia proporcionalmente al campo rotativo para mantener el par del motor cte , La tensión del motor ha de cambiar con la frecuencia.

• Tm = 9550* P electrica/n.

• P eléctrica = 1.73 U I Cos @

• El Par Motor = Funcion (U/f)

• n = 60f/p


14



• Control con Flujo Constante. La tensión de alimentación

evoluciona proporcionalmente a la frecuencia ( V/F) y el flujo

magnético permanece cte .

• Para lograr el funcionamiento con flujo cte es preciso que a

bajas frecuencias la tensión sea mas elevada que lo que dicta

la ley de proporcionalidad.

• Cuando la regulación necesaria para modificar la velocidad

supera la frecuencia nominal 50 Hz el flujo ha de disminuir ya

que la tensión no debe ser elevada para no sobrepasar las

posibilidades dieléctricas de los bobinados del motor.

• En este caso los pares del motor para frecuencias elevadas

disminuyen muy fuertemente.

15

Motor performance


De las curvas del motor se puede ver:

• El mejor rendimiento se obtiene

trabajando entre 80 % y 100%

• Cuando se utiliza una potencia por

debajo de la nominal cae el rendimiento.

• Cuando el motor esta

sobredimensionado el factor de potencia

también cae (curva B)

16

Motor Perfomance


• El par del motor varía linealmente con la velocidad

• Cuando la velocidad de las Bombas aumenta, la potencia necesaria aumenta al cuadrado de la velocidad.

• Ph1/Ph2= (f1/f2)2 Potencia Hidráulica

• P1/P2= f1/f2 Potencia eléctrica.

• Como f1 = 50 Hz f2 = F máx.

• Pi = P motor

F máx. = 50 / P motor/ P Hidráulica



• Para Optimizar el par del motor , el flujo del entrehierro de la maquina V/f debe permanecer constante.

• Por lo tanto al variar la frecuencia tiene que variar la tensión proporcionalmente.

• Para el arranque se requiere una tensión adicional ( arranque )

• Con carga y a bajas velocidades(F< 20Hz ) la perdida de tensión se ve claramente en la resistencia activa del bobinado del estator. Lo que produce un debilitamiento en el flujo del entrehierro.

• Compensación de arranque ( Danfoss).

18



• Ecuación del Motor

Pot eléctrica= 1.73 U*I*Cos f

Pot eléctrica = Función (frecuencia)

Pm/P2 = f1/f2

Donde: f1 = 50 Hz y Pm/P2 = 50/ Max

Ecuación Hidráulica

Ph/P2=(f1/f2)

Ph/P2= (50/F max )

F máx. = 50 P motor/Ph

19



2

2

• Zona estable del motor cuando:

P motor > P Hidráulica

Cuando P 2 = P 2 Es el punto de frecuencia máxima. ( a partir de ese punto:

P Hidráulica > P motor

P motor = Función de la frecuencia



Ejemplo.

• Frecuencia Mínima.

• Depende de la tecnología del VSD

• Se recomienda no trabajar por debajo de los 20 Hz por largos períodos.

• Frecuencia Máxima

• P Hidráulica = 20 Hp

• Pot motor = 30 Hp

• F max = 50 *30/20

• F max = 75 Hz

21

Aguardamos sus consultas…

www.nov.com/ArtificialLift 22

Documents

Estrategias para controlar los parámetros de … 22 Title Slide 1 Author AUSTIN WILCOX Created Date 9/2/2014 9:45:48 AM