INSTRUCTIVO PARA OPERACIÓN Y TRABAJOS DE MANTENIMIENTO EN POZOS CON BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
JORGE QUEVEDO DAIRO BASTIDAS FERNANDO CRUZ
CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETROLEO “COINSPETROL” PRODUCCION DE POZOS PETROLEROS Y FACILIDADES DE SUPERFICIE VILLAVICENCIO META 2010 1
INSTRUCTIVO PARA OPERACIÓN Y TRABAJOS DE MANTENIMIENTO EN POZOS CON BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
JORGE QUEVEDO DAIRO BASTIDAS FERNANDO CRUZ
TRABAJO DE GRADO COMO OPCIÓN PARA OPTAR AL TITULO DE
PRESENTADO: ING. JAVIER ROCERO
CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETROLEO “COINSPETROL” PRODUCCION DE POZOS PETROLEROS Y FACILIDADES DE SUPERFICIE VILLAVICENCIO META 2010 2
NOTA DE ACEPTACIĂ“N ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
______________________________ Firma Presidente Jurado
______________________________ Firma Jurado
______________________________ Firma Jurado
Villavicencio. Enero de 2010 3
DEDICATORIA
Dedicamos
este
documento
a
nuestros
padres
de
familia
quienes
condicionalmente nos apoyan tanto emocionalmente como econ贸micamente permitiendo que nosotros como estudiantes realicemos y ejecutemos proyectos que enriquezcan nuestro conocimiento profesional.
Tambi茅n hacemos dedicatoria a todos los educandos quienes van a obtener conocimiento por medio de este documento.
4
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos primeramente a DIOS por darnos vida y licencia para realizar todos los proyectos educativos en mira de obtener mĂĄs conocimientos.
TambiĂŠn agradecemos a nuestros padres de familia y a todas aquellas personas que permitieron realizar nuestro documento de grado como requisito para optar el titulo.
5
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCION 1. OBJETIVOS
10
1.1 Objetivo General 1.2 Objetivos Específicos
10 10
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
12
3. JUSTIFICACION
11
4. MARCO TEORICO
13
4.1 BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE.
13
4.2. DESCRIPCION GENERAL DEL EQUIPO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
14
4.3 DESCRIPCIÓN ESPECÍFICA DEL EQUIPO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
17
4.3.1 COMPONENTES SUPERFICIALES
20
4.3.1.1 Banco de Transformación Eléctrica 4.3.1.2 Tablero de control 4.3.1.3 Variador de Frecuencia 4.3.1.4 Caja de venteo 4.3.1.5 Cabezal de descarga 4.3.1.6 Válvula de contra presión 4.3.1.7 Válvula de drenaje 4.3.1.8 Controlador de velocidad variable 4.3.1.9 Centralizadores 4.3.1.10 Bandas de Cable
20 20 21 21 21 23 24 25 26 27
4.3.2 COMPONENTES SUBSUELO
27
4.3.2.1 Sensor de Fondo 4.3.2.2 Motor eléctrico 4.3.2.3 Protector 4.3.2.4 Sección Succión 4.3.2.5 Las succiones estándar 4.3.2.6 Separador de Gas 4.3.2.7 Bomba Centrífuga Sumergible 4.3.2.7.1 Características de la bomba
27 28 30 34 35 35 36 39 6
4.3.2.8 Cables 4.3.2.8.1Cable Conductor Eléctrico (POTHEAD)
43 44
4.4 INSTALACIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
46
4.4.1 RECOMENDACIONES PARA TENER EN CUENTA EN LA INSTALACIÓN DEL EQUIPO PARA BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE (BES)
49
4.5 OPERACIÓN Y CONTROL BOMBEO ELECTROCENTRÍFUGOSUMERGIBLE (BES)
50
4.5.1 Condición de Operación 4.5.2 Esquema de Operación
50 56
4.6 REVISIONES Y CONTROLES
61
4.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS
61
5. TRABAJOS DE MANTENIMIENTO
63
a. PASOS PARA REALIZAR MANTENIMIENTO DE POZO CON BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE.
64
CONCLUSIONES
69
BIBLIOGRAFIA
71
7
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Esquema General Sistema de bombeo electrosumergible
13
Figura 2. Vista general de los componentes del sistema "BES"
18
Figura 3. Distribución de los componentes del aparejo en la forma tradicional como quedan colocados en el pozo.
19
Figura 4. Caja de Venteo
21
Figura 5. Cabezal
22
Figura 6. Válvula de contra presión
24
Figura 7. Valvula de drenaje
24
Figura 8. Controlador de velocidad
25
Figura 9. Centralizador
26
Figura 10. Corte transversal de un motor, como los utilizados en aplicaciones de bombeo eléctrico.
29
Figura 11. .Sección Sellante Convencional
31
Figura 12. Muestra de un Separador de Gas
36
Figura 13. Bombas Centrífugas Sumergibles.
38
Figura 14. Cable conductor eléctrico.
44
8
INTRODUCCION
El bombeo electrosumergible es un método que se comenzó a utilizar en Venezuela en 1958, con el pozo silvestre 14. Se considera un método de levantamiento artificial que utiliza una bomba centrífuga ubicada en el subsuelo para levantar los fluidos aportados por el yacimiento desde el fondo del pozo hasta la estación de flujo. La técnica para diseñar las instalaciones de bombeo electrosumergible consiste en: seleccionar una bomba que cumpla los requerimientos de la producción deseada, de asegurar el incremento de presión para levantar los fluidos, desde el pozo hasta la estación, y escoger un motor capaz de mantener la capacidad de levantamiento y la eficiencia del bombeo. Durante la etapa de la producción de pozos petroleros, los trabajos más importantes que se le realizan son los de mantenimiento y Workover. La vital importancia de este tipo de trabajos es que de estos depende el incremento o la disminución de la producción de cada pozo, que es la parte que más les interesa a las empresas operadoras, puesto que es la producción de petróleo lo que genera y representa las utilidades. Cuando se hace referencia a trabajos de mantenimiento, se refiere a realizar cambios o reparación a los equipos o herramientas
que hacen parte de la
producción secundaria, ósea del equipo de superficie o del equipo de fondo del sistema de levantamiento artificial por bombeo electrosumergible; Pero nunca se realizan con el objetivo
incrementar la producción del pozo sino con el
de
mantener la producción de fluidos que se tenía hasta antes que se presentara la falla del sistema de levantamiento artificial. Por esta razón es que se pretende con el siguiente trabajo dejar una pauta en cuanto a todos los trabajos de mantenimiento que se deben realizar periódicamente en pozos con esta característica de levantamiento artificial con el fin de optimizar la producción en los pozos petroleros del departamento del Meta. 9
1. OBJETIVOS
1.1 Objetivo General
•
Identificar la operacionalidad y el equipo de un pozo con bombeo electrosumergible, y los procedimientos requeridos para los trabajos de su mantenimiento.
1.2 Objetivos Específicos
•
Aprender a controlar un pozo cuando este se encuentra en la fase productiva.
•
Reconocer las herramientas básicas utilizadas durante los trabajos de mantenimiento en un pozo con bombeo electrosumergible.
•
Dar a conocer las operaciones básicas que se deben realizar durante los trabajos de mantenimiento de un pozo con bombeo electro sumergible.
10
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En el departamento del Meta que es el primer productor de hidrocarburos liquido a nivel nacional, es necesario material instructivo tanto para la operaci贸n, conocimiento del equipo y trabajos de mantenimiento de pozos que utilizan el tipo de bombeo electrosumergible, ya que casi en su 95% de los pozos que se encuentran dentro de este departamento est谩n completados con bombeo electrosumergible,
11
3. JUSTIFICACION
Una de las fuentes más amplias de empleo en la industria petrolera es la rama de producción y de pozos de petróleo, y en esta , los trabajos de mayor importancia son los de mantenimiento y Workover, por tal razón se realiza este instructivo con el fin de identificar y analizar las diferentes operaciones , procedimientos y herramientas que se desarrollan y se utilizan en los trabajos de mantenimiento de pozos con bombeo electrosumergible, y de esta manera brindar a los estudiantes y profesionales del campo una solución a todos los problemas operación, control y mantenimiento que puedan presentarse en pozos con bombeo electrosumergible.
12
4. MARCO TEORICO
4.1 BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE.
Figura 1. Esquema General Sistema de bombeo electrosumergible
13
Este Método de Levantamiento Artificial es aplicable cuando se desea producir grandes volúmenes de fluido, en pozos medianamente profundos y con grandes potenciales. Sin embargo, los consumos de potencia por barril diario producido son también elevados, especialmente en crudos viscosos. Una instalación de este tipo puede operar dentro de una amplia gama de condiciones y manejar cualquier fluido o crudo, con los accesorios adecuados para cada caso.
4.2.
DESCRIPCION
GENERAL
DEL
EQUIPO
DE
BOMBEO
ELECTROSUMERGIBLE
- Banco de transformación eléctrica Constituido por transformadores que cambian el voltaje primario de la línea eléctrica por el voltaje requerido por el motor, por lo general los transformadores suministran un voltaje entre 440 y 2650 voltios.
- Tablero de control Su función es controlar las operaciones en el pozo.se utiliza para arrancar o parar el pozo, para cambiar la frecuencia de la corriente que esta suministrando al motor y para cambiar el sentido de giro de la bomba.
- Variador de frecuencia Permite arrancar los motores a bajas velocidades reduciendo los esfuerzos en el eje de la bomba, protege el equipo de variaciones eléctricas.
- Caja de venteo: está ubicada entre el cabezal del pozo y el tablero de control, conecta el cable de energía del equipo de superficie con el cable de conexión del motor, además permite ventear a la atmósfera el gas que fluye a través del cable, impidiendo que llegue al tablero de control. Los principales componentes del equipo de subsuelo son los siguientes: 14
- Motor eléctrico Es la fuente de potencia que genera el movimiento a la bomba para mantener la producción de fluidos. Se recomienda colocarlo por encima de las perforaciones. Los motores son trifásicos tipo inducción, los rangos de tensión y corriente a que trabajan estos motores varían de :
350 voltios
- 4000 voltios
a
50 ciclos
15 amperios
-
143 amperios a
60 ciclos
7.5 caballos
- 1050 caballos
Los motores están compuestos de rotores individuales que se agrupan uno sobre otro hasta obtener la potencia deseada, estos motores son llenados con aceite mineral altamente refinados y de una alta capacidad dieléctrica, este aceite cumple la función de lubricar los cojinetes del motor y transmitir su calor generado en su interior hacia la parte externa de la carcasa. Esta carcasa es enfriada por el liquido del pozo que rodé el motor, por esta razón los motores de las unidades electrosumergibles siempre deben instalarse por encima de las perforaciones , nunca por debajo .
- Protector o sello Se encuentra entre el motor y la bomba, permite conectar el eje de la bomba al eje del motor. Además absorbe las cargas axiales de la bomba y compensa la expansión o contracción del motor, no permite la entrada de fluidos al motor.
- Sección de succión Está constituida por la válvula de retención y la válvula de drenaje. La primera de ellas disminuye la presión hidrostática sobre los componentes de la bomba, y la segunda se utiliza como factor de seguridad para circular el pozo de revestidor a tubería de producción o viceversa. 15
- Separador de gas Está ubicado entre el protector y la bomba, reduce la cantidad de gas libre que pasa a través de la bomba. Su uso es opcional y se emplea cuando se prevé alta relación gas – petróleo (RGP).
- Bomba electro sumergible Es de tipo centrífugo–multietapas, cada etapa consiste en un impulsor rotativo y un difusor fijo. El número de etapas determina la capacidad de levantamiento y la potencia requerida para ello. El movimiento rotativo del impulsor imparte un movimiento tangencial al fluido que pasa a través de la bomba, creando la fuerza centrífuga que impulsa al fluido en forma radial, es decir, el fluido viaja a través del impulsor en la resultante del movimiento radial y tangencial, generando al fluido verdadera dirección y sentido del movimiento.
- Cables eléctricos trifásicos Suministran la potencia al motor eléctrico, y deben cumplir con los requerimientos de energía del mismo. Están aislados externamente con un protector de bronce o aluminio, en la parte media un aislante y cada cable está internamente aislado con plástico de alta densidad. Es posible la aplicación de Bombeo Electro sumergible en pozos que se encuentren bajo las siguientes condiciones: altas tasas de producción, alto índice de productividad, baja presión de fondo, alta relación agua – petróleo, y baja relación gas – líquido (RGL). En caso de alta RGL, se puede emplear este método utilizando un separador de gas.
-Sensor de temperatura y presión de fondo Es
un
sensor,
comúnmente
llamado
PSI
(PRESSURE
SENSING
INSTRUMENT)que registra la presión y la temperatura del fluido a la cual este esta colocado , este instrumento no requiere cables adicionales ya que la señal se 16
transmite atraves de sensores. En superficie se requieren dos circuitos eléctricos adicionales en el panel de control, más un instrumento de lectura .
-Cabeza de descarga Se encuentra ubicado en la parte superior de la bomba electrosumergible
y
cumple con la función de medir y reportar la presión con que el fluido sale de la bomba hacia la superficie.
-Accesorios de fondo Además del equipo de fondo descrito anteriormente, la unidad electrosumergible tiene los siguientes accesorios para su correcto funcionamiento. a) Válvula cheque b) Válvula de descarga c) Cable plano d) Guarda cables e) Sunchos f) Centralizadores del motor
4.3
DESCRIPCIÓN
ESPECÍFICA
DEL
EQUIPO
DE
BOMBEO
ELECTROSUMERGIBLE
Una unidad típica de bombeo electro centrífugo sumergido está constituida en el fondo del pozo por los componentes: •
Motor eléctrico
•
Protector
•
Sección de entrada
•
Bomba electro centrífuga y cable conductor.
17
Las partes superficiales son: •
Cabezal
•
Cable superficial
•
Tablero de control
•
Transformador
Figura 2. Vista general de los componentes del sistema "BES"
18
Figura 3. Distribución de los componentes del aparejo en la forma tradicional como quedan colocados en el pozo.
Se incluyen todos los accesorios necesarios para asegurar una buena operación, como son: separador de gas, flejes para cable, extensión de la mufa, válvula de drene. Válvula de contrapresión, centradores, sensor de presión y temperatura de 19
fondo, dispositivos electrónicos para control del motor, caja de unión, y controlador de velocidad variable. La integración de los componentes es indispensable, ya que cada uno ejecuta una función esencial en el sistema para obtener las condiciones de operación deseadas que permitan impulsar a la superficie el gasto requerido.
4.3.1 COMPONENTES SUPERFICIALES
4.3.1.1 Banco de Transformación Eléctrica: Es aquel que esta constituido por transformadores que cambian el voltaje primario de la línea eléctrica por el voltaje requerido para el motor. Este componente se utiliza para elevar el voltaje de la línea al voltaje requerido en la superficie para alimentar al motor en el fondo del pozo; algunos están equipados con interruptores "taps" que les dan mayor flexibilidad de operación. Se puede
utilizar
un
solo
transformador
trifásico
o
un
conjunto
de
tres
transformadores monofásicos.
4.3.1.2 Tablero de control: Es el componente desde el que se gobierna la operación del aparejo de producción en el fondo del pozo. Dependiendo de la calidad de control que se desea tener, se seleccionan los dispositivos que sean necesarios para integrarlos al tablero. Este puede ser sumamente sencillo y contener únicamente un botón de arranque y un fusible de protección por sobre carga; o bien puede contener fusibles de desconexión por sobrecarga y baja carga, mecanismos de relojería para restablecimiento automático y operación intermitente, protectores de represionamiento de líneas, luces indicadores de la causa de paro, amperímetro, y otros dispositivos para control remoto, los tipos de tablero existentes son electromecánicos o bien totalmente transistorizados y compactos.
20
4.3.1.3 Variador de Frecuencia: Permite arrancar los motores a bajas velocidades, reduciendo los esfuerzos en el eje de la bomba, protege el equipo de variaciones eléctricas.
4.3.1.4 Caja de venteo: Está ubicada entre el cabezal del pozo y el tablero de control, conecta el cable de energía del equipo de superficie con el cable de conexión del motor, además permite ventear a la atmósfera el gas que fluye a través del cable, impidiendo que llegue al tablero de control. Se instala por razones de seguridad entre el cabezal del pozo y el tablero de control, debido a que el gas puede viajar a lo largo del cable superficial y alcanzar la instalación eléctrica en el tablero. En la caja de viento o de unión, los conductores del cable quedan expuestos a la atmósfera evitando esa posibilidad.
Figura 4. Caja de Venteo
4.3.1.5 Cabezal de descarga: El cabezal del pozo debe ser equipado con un cabezal en el tubing tipo hidratante o empaque cerrado.
21
Los cabezales de superficie pueden ser de varios tipos diferentes, de los cuales, los más comúnmente utilizados son: • Tipo Hércules, para baja presión • Tipo Roscado, para alta presión Los cabezales tipo Hércules, son utilizados en pozos con baja presión en el espacio anular, y en instalaciones no muy profundas. Estos poseen un colgador de tubería tipo cuña, y un pasaje para el cable. El cable de potencia cruza a través de ellos hasta la caja de venteo, y es empacado por un juego de gomas prensadas.
Los cabezales roscados se utilizan en operaciones "Costa Afuera", pozos con alta presión de gas en el espacio anular o para instalaciones a alta profundidad. ellos la tubería esta roscada al colgador, y este se suspende del cabezal.
Figura 5. Cabezal
22
En
El colgador cuenta con un orificio roscado, junto al de la tubería de producción, en el cual se coloca un conector especial (Mini-Mandrel). El cable de potencia se empalma a una cola de cable, de similares características, que posee un conector en uno de sus extremos. Este conector se conecta con el del penetrador del colgador. En el lado exterior del cabezal, se instala otra cola de cable, de inferior calidad, que cuenta con un conector en ángulo, que se conecta al penetrador del colgador. El otro extremo se conecta a la caja de venteo en superficie.
4.3.1.6 Válvula de contra presión Se coloca de una a tres lingadas de tubería por arriba de la bomba. Esta válvula permite el flujo en sentido ascendente, de manera que cuando el motor deja de trabajar, impide el regreso de la columna de fluidos y evita el giro de la flecha de la bomba en sentido contrario, lo cual la dañaría.
23
Figura 6. Válvula de contra presión
4.3.1.7 Válvula de drenaje Al utilizar válvula de retención debe utilizarse una válvula de drenaje una junta por encima de está, como factor de seguridad para cuando se requiera circular el pozo del anular a la tubería de producción. Se coloca de una a tres lingadas por arriba de la válvula de contra presión. Su función es establecer comunicación entre el espacio anular y la tubería de producción, con el propósito de que ésta se vacíe cuando se extrae el aparejo del pozo. Para operarla, se deja caer una barra de acero desde la superficie por la tubería de producción; la barra rompe un perno y deja abierto un orificio de comunicación con el espacio anular.
Figura 7. Valvula de drenaje
24
4.3.1.8 Controlador de velocidad variable Este dispositivo puede ser considerado como equipo accesorio u opcional, únicamente bajo ciertas circunstancias que impone el mismo pozo. Eventualmente la información disponible para efectuar un diseño no es del todo confiable y como consecuencia se obtiene una instalación que no opera adecuadamente; anteriormente la alternativa sería rediseñar e instalar un nuevo aparejo, debido a que el sistema de bombeo eléctrico trabaja a velocidad constante para un mismo ciclaje.
En otros casos, algunos pozos son dinámicos en cuánto a parámetros de presión de fondo, producción, relación gas-aceite y otros para los cuales no es recomendable la operación de un aparejo con velocidad constante. Lo anteriormente expuesto limita la aplicación del sistema a pozos estables donde el número de etapas de la bomba, sus dimensiones y velocidad podrían ser constantes.
Figura 8. Controlador de velocidad
25
El controlador de velocidad variable permite alterar la frecuencia del voltaje que alimenta al motor y por lo tanto modificar su velocidad. El rango de ajuste de la frecuencia es de 30 a 90 Hz, lo que implica su amplio rango de velocidades y por lo tanto de gastos que es posible manejar. Una alta frecuencia incrementa la velocidad y el gasto; una baja frecuencia, los disminuye.
4.3.1.9 Centralizadores Como su nombre lo indica, se utilizan para centrar el motor, la bomba y el cable durante la instalación. Se utilizan en pozos ligeramente desviados, para mantener el motor centrado y así permitir un enfriamiento adecuado. También evitan que el cable se dañe por roce con el revestidor, a medida que es bajado en el pozo.
Figura 9. Centralizador
Al utilizar centralizadores se debe tener cuidado de que estos no giren o muevan hacia arriba o hacia abajo la tubería de producción.
26
4.3.1.10 Bandas de Cable También se denominan flejes, se utilizan para fijar el cable de potencia a la tubería de producción durante la instalación, y el cable de extensión del motor al equipo. Las bandas se fabrican de tres materiales distintos: • Bandas de acero negro, se utilizan en pozos donde no exista corrosión. • Bandas de acero inoxidable, se usan en pozos moderadamente corrosivos. • Bandas de monel, se usan en ambientes corrosivos. Otros accesorios pueden ser los sensores de presión y de temperatura de fondo, cajas protectores para transporte del equipo, etc.
La integración de todos los componentes descritos es indispensable, ya que cada uno ejecuta una función esencial en el sistema, para obtener en la superficie el gasto de líquido deseado, manteniendo la presión necesaria en la boca del pozo.
4.3.2 COMPONENTES SUBSUELO Son aquellas piezas o componentes que operan instalados en el subsuelo. Las compañías de bombeo electrosumergible se especializan en la fabricación de estos equipos, mientras que los componentes de los otros dos grupos son considerados misceláneos. El conjunto de equipos de subsuelo se encuentra constituido por la bomba centrifuga, la sección de entrada estándar o el separador de gas, la sección de sello o protector, el motor eléctrico.
4.3.2.1 Sensor de Fondo El sensor de presión es un equipo que se coloca acoplado en la parte final del motor. Está constituido por circuitos que permitan enviar señales a superficie registradas mediante un instrumento instalado en controlador, convirtiendo estas, en señales de presión a la profundidad de operación de la bomba. 27
Cuando se utiliza un variador de frecuencia, la información del sensor puede ser alimentada a un controlador, para mantener una presión de fondo determinada, mediante el cambio de la velocidad de la bomba. Este sistema está compuesto por una unidad de lectura de superficie, un dispositivo sensor de presión y/o un instrumento sensor de temperatura colocado en la tubería de producción. El sensor de fondo está conectado a la unidad de lectura de superficie, a través de los bobinados del motor y el cable de potencia. El sensor puede registrar la presión de la parte interna de la tubería de producción, o la presión de entrada a la bomba, llamada presión fluyente en el punto de ubicación de la bomba. El sensor de presión es activado por el nivel del fluido y/o la presión de gas en el pozo. Se calibra automáticamente cuando se dan cambios de temperatura, a intervalos específicos. Durante este tiempo las lecturas de presión y temperatura permanecen inalterables en pantallas, permitiendo la realización de registros manuales. Un equipo de superficie se utiliza para manejar la información proveniente del fondo del pozo, en tiempo real. Esta información puede ser solamente mostrada, o enviada a otro sistema de monitoreo, para poder ser extraída y procesada posteriormente. Además, dependiendo de la aplicación, existe un sensor de fondo de acuerdo a la temperatura de trabajo; funciona en presiones de hasta 5000 psi.
4.3.2.2 Motor eléctrico Es la fuente de potencia que genera el movimiento a la bomba para mantener la producción de fluidos. Se recomienda colocarlo por encima de las perforaciones. El motor eléctrico colocado en la parte inferior de aparejo, recibe la energía desde una fuente superficial, a través de un cable; su diseño compacto es especial, ya que permite introducirlo en la tubería de revestimiento existente en el pozo y satisfacer requerimientos de potencial grandes, también soporta una alta torsión momentánea durante el arranque hasta que alcanza la velocidad de operación, 28
que es aproximadamente constante para una misma frecuencia, por ejemplo: 3500 revoluciones por minuto (rpm) a 60 ciclos por segundo (Hz). Normalmente, consiste de una carcasa de acero al bajo carbón, con láminas de acero y bronce fijas en su interior alineadas con las secciones del rotor y del cojinete respectivamente.
Figura 10. Corte transversal de un motor, como los utilizados en aplicaciones de bombeo eléctrico.
En la figura 10 se muestra el corte transversal de un motor, como los utilizados en aplicaciones de bombeo eléctrico. Son bipolares, trifásicos, del tipo jaula de ardilla y de inducción: los rotores construidos con longitudes de 12 a 18 pg están montados sobre la flecha y los estatores sobre la carcasa: el cojinete de empuje soporta la carga de los rotores. El interior del motor se llena con aceite mineral caracterizado por su alta refinación, resistencia dieléctrica, buena conductividad térmica y capacidad para lubricar a los cojinetes. Dicho aceite, permite que el calor generado en el motor, sea transferido a la carcasa y de ésta a los fluidos de pozo que pasan por la parte externa de la misma; razón por la que el aparejo no debe quedar abajo del intervalo disparado.
29
Pruebas de laboratorio indican que la velocidad del fluido que circula por el exterior del motor, debe ser de 1 pie/seg para lograr un enfriamiento adecuado. Los requerimientos de amperaje pueden variar desde 12 hasta 130 amperes (amps) y se logra mayor potencia, aumentando la longitud de la sección del motor: cuando éste es sencillo, puede tener aproximadamente 30 pies de largo y Figura 3 desarrollar de 200 a 250 caballos de fuerza (hp), mientras que otros integrados en tandem alcanzan hasta 100 pies de largo y desarrollan 1000 (hp). La profundidad de colocación del aparejo es un factor determinante en la selección del voltaje del motor debido a las pérdidas de voltaje en el cable. Cuando la pérdida de voltaje es demasiado grande, se requiere un motor de más alto voltaje y menor amperaje. En pozos muy profundos, la economía es un factor importante: con un motor de más alto voltaje es posible usar un cable más pequeño y más barato. Sin embargo, puede requerirse un tablero de control de más alto voltaje y más caro.
Los motores son clasificados a través de series y están directamente relacionadas con el diámetro externo del motor. En el caso de ESP, los motores se designan con números, de acuerdo a su diámetro externo: TR3; TR4; TR5 y TR7
4.3.2.3 Protector Este componente también llamado Sección sellante, se localiza entre el motor y la bomba: está diseñado principalmente para igualar la presión del fluido del motor y la presión externa del fluido del pozo a la profundidad de colocación del aparejo.
Las funciones básicas de este equipo son: • Permitir la igualación de presión entre el motor y el anular. • Absorber la carga axial desarrollada por la bomba a través del cojinete de empuje, impidiendo que estas se reflejen en el motor eléctrico. • Prevenir la entrada de fluido del pozo hacia el motor. 30
• Proveer al motor de un depósito de aceite para compensar la expansión y contracción del fluido lubricante, durante los arranques y paradas del equipo eléctrico. • Transmitir el torque desarrollado por el motor hacia la bomba, a través del acoplamiento de los ejes.
Figura 11. .Sección Sellante Convencional
Existen dos tipos de protectores: el convencional y el de tres cámaras aislantes. El diseño mecánico y principio de operación de los protectores difiere de un fabricante a otro. La diferencia principal está en la forma como el aceite lubricante del motor es aislado del fluido del pozo. El protector convencional, protege contra la entrada de fluido alrededor de la flecha. El contacto directo entre el fluido del pozo y del motor ha sido considerado el único medio de igualar presiones en el sistema de sellado. Se ha determinado que el mejoramiento real del funcionamiento del motor sumergible puede lograrse si el aceite del motor se aísla completamente de los fluidos del pozo evitando cualquier contaminación. Este enfoque llevó al desarrollo 31
de la sección sellante tipo "D" en el cual se aísla el aceite del motor del fluido del pozo por medio de un líquido inerte bloqueante. El protector de tres cámaras, constituye realmente tres sistemas de sellos en uno. Cada cámara consiste de un sello mecánico y de un recipiente de expansióncontracción. Aunque dos de los tres sellos mecánicos fallen por alguna razón, el motor sumergible queda protegido.
Este tipo de sección sellante proporciona la mejor protección disponible contra el ácido sulfhídrico u otros fluidos contaminantes del pozo.
Las características y beneficios de este tipo de protector son: • Tres sellos mecánicos ampliamente espaciados. • Una distribución amplia de los sellos que permite una mejor disipación de calor. • Cada sello mecánico protege su propio recipiente, creando tres secciones sellantes en una unidad. • Un tubo permite que haya flujo de aceite lubricante entre los tres recipientes. • La barrera elástica en la cámara superior permite la contracción-expansión del aceite del motor cuando la temperatura cambia desde la superficie hasta el fondo y a la de operación. • La barrera elástica es resistente al ataque químico y la penetración del gas, por lo que el aceite del motor se protege efectivamente contra contaminantes. • Cada recipiente es lo suficientemente grande para absorber la expansióncontracción volumétrica de los motores más grandes existentes en el mercado. • Los sellos, al igual que bombas y motores, se clasifican según su SERIE, la que se relaciona directamente con su diámetro exterior. 32
• La nomenclatura utilizada, es la misma que para los motores. TR3; TR4; TR5 y TR7
La tabla a continuación muestra la máxima capacidad de los motores.
En la actualidad los sellos se pueden configurar en función de las necesidades propias de cada pozo, combinando diferentes tipos de cámaras, cojinetes de empuje, sellos mecánicos y materiales a utilizar, haciéndolo personalizado a cada aplicación.
Las cámaras de un sello pueden ser de dos tipos: • Laberinto • Sello positivo (bolsa de goma) Las cámaras de laberinto están compuestas por una serie de tubos, que forman un laberinto en el interior de esta para hacer el camino difícil al fluido de pozo que intenta ingresar al motor. Este tipo de cámara puede seleccionarse para aquellos pozos donde el fluido a producir tiene una densidad superior a la del aceite del motor (con alto corte de agua), o en pozos verticales. En aquellos pozos donde la densidad del fluido es semejante a la del aceite del motor o los equipos son instalados en la sección 33
desviada del pozo, es conveniente utilizar cรกmaras de sello positivo o bolsa de goma. La bolsa de goma es un elastรณmero que tiene la finalidad de evitar el contacto fรญsico de los fluidos del pozo con el aceite del motor, pero al ser muy flexible cumple con equilibrar las presiones en ambos lados de ella. A su vez, cuando el equipo comienza a inclinarse, los laberintos comienzan a perder su capacidad de expansiรณn, la cual puede recuperarse utilizando cรกmaras de sello positivo. A medida que la inclinaciรณn aumenta se hace necesario incrementar la cantidad de cรกmaras con elastรณmero, pudiendo llegar a colocarse hasta 4 cรกmaras de bolsa por cada tandem. Esto permite alcanzar inclinaciones de hasta 75o u 80ยบ
4.3.2.4 Secciรณn Succiรณn: El siguiente componente a considerar es la succiรณn o intake. Esta es la puerta de acceso de los fluidos del pozo hacia la bomba, para que esta pueda desplazarlos hasta la superficie. 34
Existen dos tipos básicos de succiones o intakes de bombas: • Las succiones estándar • Los separadores de Gas 4.3.2.5 Las succiones estándar: solamente cumplen con las funciones de permitir el ingreso de los fluidos del pozo a la bomba y transmitir el movimiento del eje en el extremo del sello al eje de la bomba.
4.3.2.6 Separador de Gas: además de permitir el ingreso de fluidos al interior de la bomba, tiene la finalidad de eliminar la mayor cantidad del gas en solución contenido en estos fluidos. Su uso es opcional y se emplea cuando se prevé alta RGP. El separador de gas es un componente opcional del aparejo construido integralmente con la bomba, normalmente se coloca entre ésta y el protector. Sirve como succión o entrada de fluidos a la bomba y desvía el gas libre de la succión hacia el espacio anular. El uso del separador de gas permite una operación de bombeo más eficiente en pozos gasificados, ya que reduce los efectos de disminución de capacidad de carga en las curvas de comportamiento, evita la cavitación a altos gastos, y evita las fluctuaciones cíclicas de carga en el motor producidas por la severa interferencia de gas. Existen dos tipos de separadores: Convencional, y Centrífugo., donde su operación consiste en invertir el sentido del flujo del líquido, lo que permite que el gas libre continúe su trayectoria ascendente hacia el espacio anular. Su aplicación es recomendable en pozos donde a la profundidad de colocación del aparejo, las cantidades de gas libre no son muy grandes. El separador centrífugo, que trabaja en la siguiente forma: en sus orificios de entrada, recibe la mezcla de líquido y gas libre que pasa a través de una etapa de succión neta positiva, la cual imprime fuerza centrífuga a los fluidos; por diferencia de densidades el líquido va hacia las paredes internas del separador y el gas permanece en el centro. Una aletas guías convierten la dirección tangencial del flujo, en dirección axial; entonces el líquido y 35
gas se mueven hacia arriba, pasan a través de un difusor que conduce a los líquidos a la succión de la bomba y desvía al gas hacia los orificios de ventilación, donde el gas libre va al espacio anular por fuera de la turbina de producción. Es necesario mencionar que la total eliminación del gas libre, no es necesariamente la mejor forma de bombear el pozo. Por una parte, el volumen de fluidos que entra a la bomba es menor, pero la presión que la bomba debe entregar en la descarga se incrementa, debido a la menor relación gas-aceite de la columna hidráulica en la tubería de producción. Entre los efectos que causa la presencia de gas libre en el interior de la bomba están: el comportamiento de la bomba se aparta del señalado en sus curvas características, reducción de su eficiencia, fluctuación de carga en el motor, posible efecto de cavitación y otros consecuentes.
Figura 12. Muestra de un Separador de Gas
4.3.2.7 Bomba Centrífuga Sumergible Es de tipo centrifugo-multicapas, cada etapa consiste en un impulsor rotativo y un difusor fijo. El número de etapas determina la capacidad de levantamiento y la potencia requerida para ello. 36
El movimiento rotativo del impulsor imparte un movimiento tangencial al fluido que pasa a través de la bomba, creando la fuerza centrifuga que impulsa al fluido en forma radial, es decir, el fluido viaja a través del impulsor en la resultante del movimiento radial y tangencial, generando al fluido verdadera dirección y sentido de movimiento. Su función básica es imprimir a los fluidos del pozo, el incremento de presión necesario para hacer llegar a la superficie, el gasto requerido con presión suficiente en la cabeza del pozo. Las bombas centrífugas son de múltiples etapas (Figura 6), y cada etapa consiste de un impulsor giratorio y un difusor estacionario. El impulsor da al fluido ENERGÍA CINéTICA. El Difusor cambia esta energía cinética en ENERGÍA POTENCIAL (Altura de elevación o cabeza). El tamaño de etapa que se use determina el volumen de fluido que va a producirse, la carga o presión que la bomba genera depende, del número de etapas y de este número depende la potencia requerida. En una bomba de impulsores flotantes, éstos se mueven axialmente a lo largo de la flecha y pueden descansar en empuje ascendente o descendente en cojinetes, cuando están en operación. Estos empujes a su vez, los absorbe un cojinete en la sección sellante. Las etapas a su vez pueden clasificarse, dependiendo de la geometría del pasaje de fluido, en dos tipos:
*Flujo Mixto
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*Flujo Radial
Otra clasificación de los diferentes tipos de bombas se realiza según la SERIE de las mismas. A la vez, la serie esta directamente relacionada con el diámetro de la bomba, por ejemplo "A"; "D"; "G"; "H"; Etc. En la bomba de impulsores fijos, estos no pueden moverse y el empuje desarrollado por los impulsores los amortigua un cojinete en la sección sellante. Los empujes desarrollados por los impulsores dependen de su diseño hidráulico y mecánico, además del gasto de operación de la bomba.
Figura 13. Bombas Centrífugas Sumergibles.
38
Una bomba operando un gasto superior al de su diseño produce empuje ascendente excesivo y por el contrario operando a un gasto inferior produce empuje descendente. A fin de evitar dichos empujes la bomba debe de operar dentro de un rango de capacidad recomendado, el cual se indica en las curvas de comportamiento de las bombas y que generalmente es de 75 % al 95% del gasto de mayor eficiencia de la bomba. Un impulsor operando a una velocidad dada, genera la misma cantidad de carga independientemente de la densidad relativa del fluido que se bombea, ya que la carga se expresa en términos de altura de columna hidráulica de fluido. De esta característica se desprende el siguiente concepto: La presión desarrollada por una bomba centrífuga sumergible, depende de la velocidad periférica del impulsor y es independiente del peso del líquido bombeado. La presión desarrollada convertida a longitud de columna hidráulica que levanta la bomba, es la misma cuando la bomba maneje agua de densidad relativa 1.0, aceite de densidad relativa 0.85, salmuera de densidad relativa 1.35, o cualquier otro fluido de diferente densidad relativa. En estos casos la lectura de la presión en la descarga de la bomba es diferente, únicamente permanecen fijos el diámetro y la velocidad del impulsor. Una interpretación diferente del concepto anterior, es que cada etapa de la bomba imprime a los fluidos un incremento de presión exactamente igual. En esta forma, si la primera etapa eleva la presión en 0.5 (Kg/cm2) y la bomba tiene 20 etapas, el incremento total de presión que se obtiene es de 10 (Kg/cm2).
4.3.2.7.1 Características de la bomba: Para establecer las posibilidades de aplicación de una bomba ya construida, por lo que se refiere al gasto que puede manejar, ver tabla 1, es necesario determinar mediante pruebas prácticas, sus curvas características o de comportamiento; las cuales indican para diversos gastos, los valores de eficiencia y longitud de
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columna hidráulica que es capaz de desarrollar la bomba; así como, la potencia al freno en cada caso. Las pruebas prácticas de la bomba se realizan utilizando agua dulce de densidad relativa 1.0 y viscosidad 1-0 cp haciéndola trabajar a velocidad constante y estrangulando la descarga. Durante la prueba se miden en varios puntos: el gasto, el incremento de presión a través de la bomba y la potencia al freno. El incremento de presión se convierte a carga de columna hidráulica y se calcula la eficiencia total de la bomba. Con base en esos datos se dibujan las curvas de carga, potencia al freno y eficiencia en función del gasto manejado. La construcción de gráficas con curvas características para una bomba se realiza de la siguiente manera:
1. El gasto se mide por medio de recipientes aforados u orificios calibrados. 2. La altura total de elevación o carga hidráulica, se determina fijando la altura de succión por medio de un vacuó0metro y la altura de descarga por medio de un manómetro.
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3. La potencia se determina por medio de un dinamómetro o por la potencia que alcance el motor eléctrico de acondicionamiento, tomando en consideración su rendimiento. 4. El número de revoluciones por minuto se obtiene por medio de un tacómetro o por medio de un contador de revoluciones. 5. La eficiencia se obtiene al despejarla de la fórmula de la potencia.
Siguiendo las consideraciones anteriores y mediante pruebas sucesivas, se van construyendo las curvas características de la bomba.
Cada curva representa el comportamiento de la bomba a una velocidad particular para alturas de elevación variables, lo que en la práctica se consigue generalmente de la siguiente manera: se cierra la válvula de descarga y se hace funcionar la bomba a su número normal de revoluciones por minuto, por ejemplo a 3500 rpm, en este caso el gasto es cero y en la bomba se establece una presión que alcanza aproximadamente unos 5300 pies, para lo cual, se requiere una potencia de 40 Hp, todo lo anterior para 100 etapas. Se abre progresivamente la válvula de descarga y empieza el flujo: la curva de capacidad de carga, baja progresivamente, las curvas de potencia y eficiencia van aumentando a medida que aumenta el gasto. Continuando con la apertura de la válvula, se disminuye el valor de la carga y aumentan los valores del gasto, la eficiencia y la potencia. El valor máximo de eficiencia corresponde a los valores de gasto y carga para los cuales se construyó la bomba. Sin embargo, las bombas en realidad se utilizan para bombear líquidos de diferentes densidades y viscosidades, operando a otras velocidades también constantes. En estos casos es necesario tomar en cuenta el efecto de algunos parámetros a fin de predecir el comportamiento de la bomba bajo condiciones reales de operación: 41
Efecto del cambio de velocidad: El gasto varia en proporción directa a los cambios de velocidad de la bomba. La carga producida es proporcional al cuadrado de la velocidad y la potencia es proporcional al cubo de la velocidad. La eficiencia de la bomba permanece constante con los cambios de velocidad.
Efecto de la densidad relativa: La carga producida por un impulsor no depende de la densidad relativa. Entonces la curva de capacidad de carga no depende de la densidad relativa, la potencia varia directamente con la densidad relativa y la eficiencia de la bomba permanece constante independientemente de la densidad del líquido.
Efectos de cambio del diámetro de impulsor: La capacidad de carga varía directamente con el diámetro de los impulsores y la potencia varia directamente con el cubo del diámetro. La eficiencia de la bomba no cambia. Las gráficas de curvas de comportamiento para cada bomba, las publica el fabricante además de las curvas de eficiencia carga y potencia vs gasto, incluye información respecto al diámetro de tubería de revestimiento en que puede introducirse la bomba, tipo y número de serie de la misma, ciclaje de la corriente para alimentar al motor, velocidad de la flecha del motor y el número de etapas considerado en la elaboración.
En cuanto a la forma de utilizar las gráficas de curvas características, se tiene que de acuerdo al ciclaje (Hz) de la corriente disponible, se selecciona un grupo de gráficas, verificando que su número de serie o diámetro externo, sea tal que puedan introducirse en la tubería de revestimiento existente en el pozo; de este grupo se selecciona una que maneje con mayor eficiencia el gasto deseado las condiciones de profundidad de colocación de la bomba. Una vez seleccionada la gráfica, a partir de dicho gasto, se traza una línea vertical, hasta interceptar con 42
las curvas de potencia, eficiencia y capacidad de carga, de tal forma que se hagan las lecturas en las escalas correspondientes.
Fenómeno de Cavitación: Si la presión absoluta del líquido en cualquier parte dentro de la bomba cae debajo de la presión de saturación correspondiente a la temperatura de operación, entonces se forman pequeñas burbujas de vapor. Estas burbujas son arrastradas por el líquido fluyendo, hacia regiones de más altas presiones donde se condensan o colapsan. La condensación de las burbujas produce un tremendo incremento en la presión lo que resulta similar a un golpe de martillo o choque. Este fenómeno se conoce como Cavitación. Dependiendo de la magnitud de la cavitación, ésta puede resultar en una destrucción mecánica debida a la erosión, corrosión y a la intensa vibración. La cavitación también tiene un efecto significativo en el comportamiento de la bomba. Su capacidad y eficiencia se reducen.
4.3.2.8 Cables: La unión eléctrica entre los equipos descritos, instalados en el subsuelo, y los equipos de control en superficie son los cables. Existen varios tipos de cables en una instalación de bombeo electrosumergible: •
Extensión de Cable Plano.
•
Cable de Potencia.
•
Conectores de Superficie.
La extensión de cable plano, es una cola de cable de características especiales que en uno de sus extremos posee un conector especial para acoplarlo al motor. En el otro extremo este se empalma al cable de potencia. La diferencia entre ambos es que este posee las mismas propiedades mecánicas y eléctricas que los cables de potencia pero son de un tamaño inferior. 43
4.3.2.8.1Cable Conductor Eléctrico (POTHEAD) La energía eléctrica necesaria para impulsar el motor, se lleva desde la superficie por medio de un cable conductor, el cual debe elegirse de manera que satisfaga los requisitos de voltaje y amperaje para el motor en el fondo del pozo, y que reúna las propiedades de aislamiento que impone el tipo de fluidos producidos. Existe en el mercado un rango de tamaños de cable, de configuración plana y redonda, con conductores de cobre o aluminio, de tamaños 2 al 6. El tamaño queda determinado por el amperaje y voltaje del motor así como por el espacio disponible entre las tuberías de producción y revestimiento. Existen muchos tipos diferentes de cable, y la selección de uno de ellos depende de las condiciones a las que estará sometido en el subsuelo. Considerando la longitud de un conductor para la aplicación de un voltaje dado, los voltios por pie disminuyen conforme el alambre es más largo, como consecuencia la velocidad del electrón disminuye lo que resulta en una reducción de corriente, en otras palabras, "la resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor".
Figura 14. Cable conductor eléctrico.
44
Cuando la sección transversal o diámetro de un alambre es mayor, tiene un efecto contrario sobre la resistencia ya que el número de electrones libres por unidad de longitud se incrementa con el área. Bajo esta condición la corriente se incrementará para una fuerza electromotriz (fem) dada ya que se mueven más electrones por unidad de tiempo, en otras palabras "La resistencia es inversamente proporcional al área de la sección transversal del conductor". Cuando se usan cables en sistemas de alto voltaje, cada uno de los conductores está rodeado por un considerable espesor de material aislante y algunas veces con una cubierta de plomo. Aunque la corriente normal fluye a lo largo del conductor, existe una pequeña corriente que pasa a través del aislamiento (fuga de corriente) de un conductor a otro. Esta fuga se considera despreciable. El aislamiento de los cables debe resistir las temperaturas y presiones de operación en el pozo. Sin embargo, para los cables utilizados también existen limitaciones debidas a materiales utilizados en su construcción. Los cables estándar tienen en promedio 10 años de vida a una temperatura máxima de 167º F y se reduce a la mitad por cada 15º F de exceso por arriba del máximo. El medio ambiente bajo el que opera el cable también afecta directamente su vida. Sin embargo hay cables que resisten temperaturas del orden de 350º F. La instalación del cable se realiza fijándolo en la parte externa de la tubería de producción con flejes, colocando de 3 a 4 por cada lingada; en la sección correspondiente a los componentes del aparejo, es recomendable colocar flejes cada metro, debido a que esta sección es de mayor diámetro y puede dañarse durante las operaciones de introducción al pozo, por lo que comúnmente se instalan protecciones adicionales llamadas guarda cable. A lo largo de esta sección la configuración del cable es plana y se le llama extensión de la mufa, la cual constituye el contacto con el motor.
45
La unión de la extensión de la mufa y el cable conductor se denomina empate; su elaboración se realiza cuidadosamente en la localización del pozo ya que constituye una de las partes débiles de la instalación. Un empate también puede ser necesario en cualquier punto a lo largo del cable, donde se detecte una falla del mismo o donde la longitud del cable sea insuficiente para llegar a la superficie.
4.4 INSTALACIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
Este punto abarca lo relativo a la instalación de equipos de superficie y subsuelo, metodología para su instalación, procedimiento para el arranque, factores que afectan las operaciones normales de funcionamiento.
• Operaciones de Subsuelo
La instalación del equipo electrosumergible se efectúa después que el diseño ha sido terminado. Para una buena instalación debe seguirse la metodología siguiente: a. Comprobar que todo el material y equipo requerido este disponible en sitio y en buen estado. 46
b. Asegurarse de que el equipo se maneje con cuidado, hay piezas que pueden dañarse si se emplean malos procedimientos de manipulación. Ejemplo: La cerámica utilizada en los sellos de los protectores mecánicos. c. Todos los equipos deben estar bien alineados encima del pozo. d. Sacar las tapas de las cajas (motor, sensor de presión, separador, protectores y bombas) y registrar la información directamente de las placas de identificación. e. Revisar si el radio del cable plano es del largo adecuado para el motor, comparar con sus especificaciones. f. Revisar que en el tablero de control se encuentren los fusibles, transformadores de potencia y relación del transformador de corriente correctos. g. Verificar que los transformadores de potencia tengan los regimenes de voltajes secundarios y primario correctos. h. El cable se debe asegurar en superficie con un medidor de aislamiento para comprobar que su resistencia sea la requerida. Durante la prueba el cable debe indicar infinito tanto en fase a tierra como en fase a fase.
• Montaje de Sensor de Presión, Motor, Protector y Bomba
a. Se levanta el motor mediante las abrazaderas apropiadas y se procede a quitar la tapa inferior. b. Se coloca el sensor de presión debajo del motor, quitando la tapa superior del mismo. c. Se alinean los dos equipos y se conecta con sumo cuidado hasta que los conductores estén bien ajustados. d. Se ajustan los pernos y tuercas uniformemente. Con el motor y sensor en posición vertical, se llenan de aceite especial a través del tapón inferior del sensor. e. Una vez conectados los protectores, se repite la operación de llenado de aceite de dos a tres veces a través del tapón de ventilación del motor observando la salida del mismo en la parte superior del último protector. La repetición de la 47
operación se realiza para estar seguro de no haber burbujas de aire dentro del conjunto, lo cual puede ocasionar fallas prematuras del equipo. Finalizada esta operación se coloca el tapón de ventilación con una empacadura de plomo nueva. Inmediatamente se procede a ensamblar el segregador de gas y la bomba con los protectores mediante otros acoples estriados. Antes de conectar estos se debe comprobar en superficie con una llave de giro la rotación suave del eje principal de los mismos.
Finalizado el acople del equipo, se procede a la instalación de la extensión del cable plano del motor. Antes de realizar esta conexión, tanto el cable plano como el motor deben megar infinito. La conexión de estos se debe realizar por medio de cintas adhesivas especiales para altas temperaturas y recubiertas con un material de teflón. Antes de conectar al cable plano al motor, debe de realizarse la prueba de presión al cable a diferentes tiempos.
Prueba de Presión al Cable Plano
Presión de Aire
Prueba
(Lpc)
(Minutos)
5
1
10
1
20
1
30
1
40
1
48
• Bajada del Equipo
Al iniciar el descenso del equipo se debe colocar una válvula de retención, la cual está ubicada encima de la junta después de la bomba, luego a cinco juntas más se coloca la válvula de circulación y en relación al cable éste debe sujetarse al conjunto motor, bomba y protector; así como de la tubería de producción mediante flejes metálicos colocados cada 15 pies. Debe tenerse la precaución que estas abrazaderas queden bien sujetadas, ya que una mala operación puede generar problemas de pesca durante el servicio posterior a la instalación. También es recomendable megar las conexiones cable-motor cada 2000 pies, para verificar el estado de esta conexión.
4.4.1 RECOMENDACIONES PARA TENER EN CUENTA EN LA INSTALACIÓN DEL EQUIPO PARA BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE (BES)
a. Si el programa incluye sensor de presión, instalarlo. b. Instalar la conexión sensor motor. c. Instalar el motor eléctrico. d. Comenzar la instalación del cable de potencia. e. Instalar el protector o sección de sellos. f. Continuar con la instalación del cable. g. Instalar el separador de gas o en su defecto la sección de succión de fluidos. h. Continuar con la instalación del cable. i. Instalar la bomba centrífuga. j. Continuar con la instalación del cable. k. Iniciar la medición e instalación de tubería hasta la profundidad establecida. l. Continuar con la instalación del cable. m. Instalar cabezal de superficie.
49
n. Instalar el cable desde la caja de venteo al pozo y hasta los transformadores secundarios. o. Probar la rotación de la bomba.
4.5
OPERACIÓN
Y
CONTROL
BOMBEO
ELECTROCENTRÍFUGO-
SUMERGIBLE (BES)
Un equipo de bombeo electro centrifugo consta básicamente de una bomba centrífuga de varias etapas, cuyo eje está conectado directamente a través de una sección protectora a un motor eléctrico sumergible, sumergida en el fluido del pozo, y conectada hasta la superficie a través de un cable para suministrar la energía eléctrica del motor. El cable conductor se sujeta al conjunto y a la tubería mediante flejes metálicos flexibles, los cuales son colocados cada 12 a 15 pie. El conjunto motor – protector – bomba, tiene un acoplamiento continuo que se logra mediante ejes de conexión estriada, los cuales tienen como finalidad hacer rotar el protector y la bomba al girar el eje del motor. Bombea el fluido a presión hasta la superficie.
4.5.1 Condición de Operación
• Introducción Un sistema de bombeo electrosumergible, como cualquier método de extracción de crudo, busca maximizar la producción y la eficiencia de la misma, incurriendo en bajos costos y permitiendo el correcto funcionamiento de los equipos. Para lograr esto, el sistema de control que dirija el proceso, debe trabajar en función de los siguientes objetivos que permiten alcanzar las condiciones deseables de operación.
50
• Condiciones deseables Un sistema de bombeo electrosumergibles busca maximizar la producción y la eficiencia del método incurriendo en bajos costos y permitiendo el correcto funcionamiento de los equipos. Para lograr esto, se debe trabajar en función de los siguientes objetivos que permitan alcanzar las condiciones deseables de operación: a) Mantener la presión del crudo que se bombea a superficie (presión del cabezal) dentro de un rango determinado, el cual puede variar de un pozo a otro y de una zona de producción a otra. Esto depende de las características de la estación de flujo y de la línea de producción del pozo. b) Cuidar que el equipo (específicamente el motor de la BES), no sobrepase sus límites operativos de consumo de corriente y de temperatura. c) Mantener la producción de crudo de formación de los pozos dentro de los niveles requeridos, siempre que sea posible. d) Evitar la operación en vacío o cercano a los límites de baja carga, ya que esto podría dañar el equipo. e) Detectar obstrucciones de la tubería del pozo o de la línea de producción. f) Mantener la bomba en el rango de operación recomendado por el fabricante.
• Otros indicadores Existen algunos parámetros eléctricos del motor que es necesario tomar en cuenta en el diagnóstico del método de bombeo electrosumergible.
• Factor de potencia El factor de potencia, sirve de referencia al personal de mantenimiento para detectar qué tanto afectado el sistema de suministro de energía (alimentación AC) por efectos de inductancias o capacitarias y, por ende, a las señales de datos. Para todas las señales que viajan a través del cable; efectos altos de impedancia sobre el cable pueden producir distorsión en la señal de datos y posibilidad del error de transmisión. 51
• Potencia El consumo de potencia, aparte de su característica básica de aportar indicación económica de la rentabilidad del método de levantamiento, constituye una variable que es necesario tomar en cuenta al realizar un diagnóstico sobre problemas en el funcionamiento de la bomba. La potencia ayuda igualmente a planificar nuevas necesidades de subestaciones eléctricas, y para ello es necesario actualizar al sistema de supervisión y control de datos (Scada), la totalización de todos los consumos por áreas de producción e, inclusive, interconectar estos sistemas con los despachos eléctricos; de tal manera que este personal pueda llevar las estadísticas de crecimiento de estos consumos. A nivel de la rentabilidad por pozos, es conveniente programar las relaciones de producción del pozo y el consumo en Kwh.
• Indicadores del método A continuación se describen los indicadores del método que nos proporcionan información muy útil para la evaluación, del funcionamiento de la instalación del bombeo electrosumergible.
• Amperaje (Im) Esta variable se refiere al amperaje que consume cada una de las tres fases del motor de la bomba.
• Utilidad La medición de la corriente, en cada una de las fases, constituye la medición básica para la generación de la carta de amperaje, a través de la cual se puede realizar el diagnóstico del buen funcionamiento o la detección de anomalías en todo el sistema de bombeo electrosumergible. Adicionalmente, al medir las tres fases es posible detectar algún desfase o desbalance de carga en la corriente. Un 52
alto consumo de corriente puede dar una primera alerta sobre anomalías en el funcionamiento del conjunto motor bomba o en el manejo de arena o viscosidades por encima de las de diseño; pero debe ser complementadas con otras variables; así como la interpretación de la carta de amperaje. El amperaje es el indicador directo de la carga de fluido sobre la bomba.
• PIP y FBHP La presión de entrada a la bomba (PIP) y la presión de fluyente en el fondo (FBHP), son las presiones que tienen el crudo aportado por el yacimiento justo antes de entrar a la bomba y su valor es registrado por un sensor de presión y temperatura colocado debajo del motor.
• Utilidad Esta presión sirve para determinar la capacidad del pozo para aportar la tasa de producción de crudo que se le está pidiendo. Mientras la PIP sea elevada, se puede decir que el pozo tiene capacidad para dar la producción exigida, y a medida que se aumente la tasa de producción, se observará una disminución de la PIP hasta llegar a un punto en donde no es recomendable seguir aumentando el flujo de petróleo, ya que esto podría causar daños irreparables en el yacimiento (generalmente se considera que una PIP alta es de unos 600 psi o mayor, y una baja es 300 o menos). La presión de fondo en frente de la arena productora puede ser inferida a partir de la localización de la bomba y en función de la presión de entrada.
• Tm y FBHT La temperatura del motor de la bomba (Tm) y la temperatura fluyente en el fondo (FBHT), son temperaturas que tienen el motor durante su funcionamiento y su valor es registrado por un sensor de presión y temperatura colocado debajo del motor.
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• Utilidad Esta señal es monitoreada para evitar que el motor sufra daños por recalentamiento. Combinándola con el consumo de corriente, es útil para detectar fallas por sobrecarga. Un aumento en la temperatura del motor también puede ser causada por un flujo deficiente, ya que el motor no se estará refrigerando adecuadamente, lo cual quiere decir que la temperatura del motor también puede aumentar por baja carga. La temperatura fluyente en el fondo también puede ser inferidas, con respecto a la temperatura de los devanados o del aceite del motor, para los efectos de transferencia de calor al crudo, así como la profundidad de la arena productora.
• Presión de cabezal (Pcab) Es la presión que tiene el crudo al llegar a la superficie o cabezal del pozo.
• Utilidad La presión de cabezal sirve para indicar cuál es la producción del pozo. La idea es mantener esta presión a un nivel más o menos constante siempre que sea posible y producir al nivel óptimo.
• Temperatura del cabezal (Tc) Es la temperatura que tiene el crudo al llegar a la superficie o cabezal del pozo.
• Utilidad Con esta señal se sabe la temperatura del crudo que sale del pozo. Su mayor utilidad está en la detección de taponamientos en la bomba o en la tubería de producción, ya que cuando fluye crudo por el cabezal éste se calienta, mientras que cuando el flujo es muy bajo o nulo, la temperatura del cabezal se aproxima mucho o se iguala a la temperatura ambiente.
54
• Frecuencia de operación del motor (W) Representa el ciclaje o frecuencia de la corriente que se suministra al motor para su funcionamiento y determina directamente la velocidad del mismo. Normalmente su valor es de 60 Hz.
• Utilidad La variación de la frecuencia de operación es el mecanismo de control que se utiliza en los pozos de bombeo electrosumergible. Al variar la frecuencia será posible la adaptación del equipo a los cambios en las condiciones del pozo. Ésta permite mantener la carga del motor constante lo cual evita sobre carga y baja carga,
manejar
un
caudal
constante,
mantener la
producción
deseada
independientemente del gas libre que entre en la bomba y mantener la PIP y la temperatura del motor dentro de los niveles recomendados. El bombeo electrosumergible es el método de levantamiento artificial que actualmente presenta una mejor controlabilidad a través de la frecuencia (RPM) del motor, lo cual se traduce en una mejor flexibilidad y una mejor adaptación a los cambios de parámetros en diseño, condiciones del yacimiento, etc.
• Voltaje de la corriente Es la tensión eléctrica de la corriente suministrada a la instalación, su valor debe ser constante.
• Utilidad Las fluctuaciones de tensión es una variable estadística que suministra mucha ayuda al análisis de posibles fallas (quema de devanados) de un motor y sirve para medir la calidad del servicio suministrado (presencia de armónicos, etc). La generación de armónicos por encima de 5%, y cuando se incrementa el número de pozos operacionados con variadores de frecuencia (VSD), puede inducir a serias fluctuaciones de voltaje en todo el sistema eléctrico.
55
Son importantes los límites de tensión mínimos y máximos, de tal manera que el motor funcione en el rango de operación adecuado, de acuerdo con lo recomendado por el fabricante.
4.5.2 Esquema de Operación
• Introducción Dependiendo de la capacidad de aporte de fondos de yacimientos y de la capacidad eléctrica de los componentes del equipo de BES disponible, se debe establecer un modo o esquema de operación.
• Definición Es una forma particular de operar el equipo para mantener el control de un parámetro específico, a través del cual se pueden configurar los límites de seguridad de cada operación.
• Modos de operación A continuación se presenta un cuadro donde se indica el parámetro de control y las situaciones bajo las cuales se justifica cada una de ellas.
Cuando la
El parámetro de
operación es
control es
Modo de frecuencia
Se utiliza cuando
La frecuencia de la Se desea mantener la velocidad del corriente del motor
motor en un valor constante que se considere como el más adecuado para las condiciones de producción del pozo y permitir que los demás parámetros varíen cuando las condiciones del
56
sistema cambien. Si estos cambios se prolongan
por
mucho
tiempo,
se
considerará
que
ahora
las
características
del
yacimiento
son
diferentes y al frecuencia se fijará a un nuevo valor que se ajuste mejor a las nuevas características del proceso. Bajo este modo de operación, el equipo
puede
estar
funcionando
mucho tiempo sin que se realicen cambios
en
su
frecuencia
de
operación.
Cuando la
El parámetro de
operación es
control es
Modo de corriente
Se utiliza cuando
El amperaje de la Se corriente del motor.
tienen
limitaciones
en
la
capacidad eléctrica de los equipos, los cuales estarían operando cerca del límite máximo de potencia o de corriente. Bajo este esquema de control no se puede alcanzar la optimización de la producción del pozo. En el caso cuando la bomba se entrampa pro gas y el equipo está en modo frecuencia ocurre que la carga (amp) disminuye y la frecuencia se mantiene fija, lo que hace que el gas permanezca por mucho más tiempo
57
dentro de la bomba. Por el contrario, cuando el equipo trabaja como modo corriente, como se trata de mantener fija la corriente, la frecuencia aumenta, esto permite una salida más rápida del gas que se encuentra entrampado dentro de la bomba, para luego volver a la velocidad
anterior
restablezcan
cuando
las
se
condiciones
normales de flujo. Modo de presión
La
presión
de Se dispone de
entrada a la bomba
un equipo con
suficiente capacidad para bombear el fluido que aporta el yacimiento y con la capacidad eléctrica suficiente para
satisfacer
las
demandas
energéticas que el sistema le exige. Los límites de presión de entrada a la bomba estará en función de las tasas críticas: producción de arena, asfalteno,
precipitación
de
carbonatos, presencia de gas, etc.
Otros parámetros:
Por otro lado para mantener los otros parámetros en los rangos adecuados, se deben fijar en el sistema de control niveles de seguridad para la corriente, las presiones y las temperaturas, que determinen cuándo la frecuencia debe subir o bajar un poco; así como también se debe tener en cuenta los límites de seguridad extrema para estas variables, más allá de los cuales el sistema debe apagarse. 58
Para el caso de la corriente, si la carga disminuye un poco, quiere decir que se está bombeando poco crudo, quizás por la aparición de gas. Por lo tanto, se deberá aumentar un poco la frecuencia. Por el contrario, si la carga aumenta un poco, es recomendable bajar la frecuencia para no forzar el motor; y, por último, se tendrán como límites de seguridad extremos, los niveles que indican sobre carga o baja carga.
Diagnóstico y Corrección de Fallas. • Introducción A continuación se presenta una tabla con los casos de diagnósticos más comunes en pozos que producen con el método de bombeo electrosumergible.
Problemas presentes
Soluciones sugeridas
• Carencia en el mercado de una • Desarrollar herramientas que permitan herramienta
que
permita
diseñar diseñar
instalaciones
de
bombeo
instalaciones de pozos BES aplicables electrosumergibles con aplicación en a crudos
pesados
y extrapesados todas las áreas operacionales de la
(inherente al fabricante).
industria y para todo los tipos de crudos
• Diagnóstico de la bomba de subsuelo (livianos, pesados, alto volumen de gas, a través del consumo de corriente que alto corte de agua y crudos viscosos). permita
determinar
condiciones
de
“pump-off”, “gas lock” y filtración.
• Selección adecuada de los equipos • Automatizar los pozos, mediante el electrosumergibles de acuerdo con las empleo de V.S.D., bombas y motores características del pozo (inherente a la de ingeniería de producción y fabricante).
subsuelo
instrumentados
e
instrumentar las variables (presiones y
• Detección de problemas en el sistema temperaturas) a nivel de superficie del eléctrico (relacionado con el tipo de pozo.
59
protecciones). •
Problemas
de
gas
identificables
mediante las fluctuaciones registradas del amperaje.
Problemas presentes
Soluciones sugeridas
• En algunos casos se desconoce las • Aplicación en tiempo real que permita limitaciones físicas de los equipos que el monitoreo, control y acción sobre puede
llevar,
en
determinadas eventos para mantener una óptima
condiciones de operación, a una falla o producción del pozo. a
un
mal
funcionamiento
de
los • Por último, se debe incluir los Time-
mismos.
Stamps (fecha-hora) de tales fallas.
• Desconocimiento del punto óptimo de operación que permita aprovechar al máximo la capacidad de producción del pozo. • Mecanismos de protección sobre el motor eléctrico (inherente al fabricante). •
Establecer
compromisos
entre
maximizar la producción o alargar la vida útil de los equipos (inherente a operaciones de producción). • Los equipos deben ser monitoreados y revisados constantemente. • Las fallas operacionales se traducen • En las áreas de Oriente y Barinas se en
altos
costos
(inherente producción).
a
de mantenimiento nos presenta una criticidad, por cuanto operaciones
de es
necesario
redimensionar
las
unidades terminales remotas (RTU) de 60
una manera tal que puedan manejar algoritmos de control a nivel de cada pozo. Así mismo, se debe incluir las variables para supervisar y controlar la válvula multi-puerto para automatizar el bombeo
electro-sumergible.
Adicionalmente, se debe tomar en cuenta las variables (bits) para el manejo de fallas de comunicación, las cuales son de suma importancia para la posible
aplicación
de
un
sistema
experto, optimización, lógica difusa.
4.6 REVISIONES Y CONTROLES
Se presenta un listado de revisiones y controles de tipo rutinario , que se deben efectuar en el pozo y los equipo instalados. Compruebe la presión en el tubing y en casing Revisar si existen escapes de crudo y de gas por las conexiones En la caja de distribución revisar: La frecuencia del equipo , voltaje y amperaje , todos los switches Revisar la bomba de inyección de químico
4.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Como ventajas de este sistema de bombeo tenemos que podemos aumentar lo siguiente: Las condiciones de presión de descarga se pueden ajustar a los requerimientos, variando el numero de impulsadores. el sistema mas considerado para manejar volúmenes de producción (500 a 200000 B.P.D), requiere muy poca 61
arena para su instalaci贸n, maneja crudos livianos y altamente viscosos, se puede instalar hasta 20000 ft de profundidad. Entre las mayores desventajas de este sistema podemos citar los siguientes: Alto costo inicial , el tipo de bomba no es apto para manejar crudos que contengan demasiada arena , la reparaci贸n del equipo electrosumergible es costosa.
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5. TRABAJOS DE MANTENIMIENTO
A workover se denomina un grupo de trabajos, algunos de ellos son los que se le realizan a pozos para intentar mantener sus valores de producción. Otros trabajos que hace workover son los de re completamiento de pozos y los de estimulación. Los trabajos que de mayor demanda y mas comunes en operaciones de workover son los de completamiento inicial, mantenimiento y reacondicionamiento del pozo y los equipos de producción, empaquetamiento con grava, reparación de colapsos, lavado de perforaciones (circulaciones), taponamiento de rotos en el casing y la búsqueda de estos rotos, cañoneo o recañoneo, acidificaciones, squeezes, operaciones de pesca (cables, tubería, llaves, empaques, etc.) operaciones swabeo, fracturamientos, aislamiento de zonas problemáticas, liners ranurados, problemas en las formaciones cerca del pozo (acuíferos activos), problemas en perforaciones. Para llevar a cabo una operación de estas es muy importante conocer la historia del pozo (Estado mecánico) para con esta información se determina o diseña la operación de workover que se debe efectuar o realizar (Well Planing), siempre se debe tratar de realizar la operación en el menor tiempo posible para minimizar los costos de la operación. Son los que se le realizan a los equipos o herramientas de superficie (árbol de producción , la bajante de producción,transformadores,caja de distribución, caja de contacto,cabeza colgadora) o de fondo (motor,sellos,bomba,cableseparador de gas, sensor, cabeza de descarga) , Cuando estos equipos fallan el trabajo que se realiza es de cambio o reparación del material, de la herramienta, o del equipo que fallo, el estado mecánico del pozo no se modifica en lo mínimo , tampoco se busca el incremento de la producción , lo que se busca es que el pozo quede en las mismas condiciones mecánicas que estaba hasta cuando ocurrió la falla, de este modo manteniendo la producción de fluido.
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5.1 PASOS PARA REALIZAR MANTENIMIENTO DE POZO CON BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
1. Antes de movilizar se debe inspeccionar la localización y se debe diligenciar el formato SOA-F-053(permisos para movilizar la unidad básica por carretera nacional). Adicionalmente se debe diligenciar los permisos de trabajo en Frió, Eléctrico y los certificados de Manejo de Cargas, Trabajo en Alturas. Realizar Inspección del equipo, para ello se debe diligenciar el formato SOA-F-061.Realizar rig-up ( izar torre). Llenar tanques del equipo (con la capacidad de los dos tanques generales mas el de retorno) de agua fresca. Alistar líneas de superficie y probar con 1500 psi.
Realizar igualmente
calibrado de la Bomba. Hacer reunión preoperacional con Supervisor y Tool Pusher acerca de la operación. Todos los ATS del personal contratista deben revisarse antes de que inicie la operación. Deben estar firmados por un Coordinador de la empresa. Tener en cuenta que en la locacion del pozo se encuentra personal contratista de proyectos realizando una obra civil, riesgo que debe contemplarse en el ATS realizado. Se utilizara obrero de patio adicional para garantizar
la entrada y salida a
la locación como método de protección para las operaciones simultáneas.
2. Preparar la capacidad de los tres tanque de salmuera con la densidad deseada para controlar el pozo ,con los sacos de NaCl requeridos para alcanzar la densidad deseada de la salmuera . Coordinar con la empresa de químicos para hacer el tratamiento de la salmuera para dejarla inhibida. REALIZAR CONSTANTEMENTE MONITOREO DE GASES.
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Realizar procedimiento de control del pozo como sigue:
A. Circular en reversa contra la estación (el volumen que se tiene entre el espacio anular del revestimiento y el tubing
de producción , mas el
volumen dentro del tubing de producción , desde la superficie hasta el intake) de salmuera preparada a 80 spm y presión máxima de 1500 psi, hasta obtener retorno de salmuera preparada en la válvula toma muestra de la bajante de producción.
Bombear lentamente manteniendo el
choque en cabeza para garantizar que no llegue gas alta presión a la estación.
B. Forzar
(volumen existente desde la profundidad del intake hasta el
primer cañoneo) esto para obligar a migrar el crudo dentro de la formación) de salmuera preparada.
C. Circular contra el tanque de retorno (volumen interno del tubing que hay
desde la superficie hasta el intake ) de salmuera preparada.
D. Detener bombeo, dejar abierto contra tanques del equipo y verificar que el pozo este completamente controlado, dejar en observación durante 15 min.
3. Retirar bajantes de producción, desmontar ESP Adapter y
arbolito de
producción con sus respectivas válvulas.
4. Instalar set de preventoras anular y pipe rams de ( que encajen el la sección B de la cabeza de pozo) (Previo a la Movilización, realizar prueba de BOP y dejar Registro de la Prueba).
5. Instalar mesa de trabajo con todos sus accesorios. 65
6. Acondicionar herramientas para manejo de tubería.(llaves de potencia, llave hidráulica, cuñas manuales e hidráulicas)
7. Instalar polea y spooler para manejo de cable de potencia.
Tomar medidas eléctricas del sistema. Instalar pup joint para pescar el tubing hanger de la sección B de la cabeza de pozo y levantar sarta, cortar cable por debajo del tubing hanger y retirar junta colgadora con tubing hanger. Tomar medidas eléctricas una vez cortado el cable por debajo del BIW.
8. Sacar la tubería parando, llenar el pozo cada 20 juntas con salmuera preparada.
9. Desarmar conjunto de subsuelo, así: Y tool Check valve Pup Joint Cabeza de descarga Bomba Upper Bomba Lower Intake. Adapter Protector Protector. Motor Sensor
10. Probar Y tool con 1500 psi. . 66
Realizar servicio al equipo BES. Cambiar las partes que salieron dañadas. Previo al inicio de las operaciones el personal de la empresa contratis dueña del EQUIPO BES debe hacer el empalme entre el cable de potencia y el Motor Lead Extensión (MLE). Asegurar el MLE con guardas y bandas. Tomar el peso final del BHA y las medidas eléctricas finales después de realizar la conexión del cable de potencia con el motor. Se debe dejar el intake del equipo a la misma profundidad que salio.
Solicitar con anticipación al personal prueba de Y-Tool y blanking pulg.
11. Bajar el equipo BES con tuberías de producción de la misma que salio del pozo, Tomar medidas eléctricas cada 1500 pies y llenar el pozo en cada megada (desplazamiento de la tubería). Dejar intake del equipo BES a la misma profundidad que salio. Probando integridad de la tubería con 500 psi y haciendo medidas eléctricas cada 1500 pies.
12. Retirar llaves de potencia, llave hidráulica y cuñas para tubería. (llaves de potencia, llave hidráulica, cuñas manuales e hidráulicas)
13. Instalar BIW. Tomar lecturas eléctricas finales. Conectar el Tubing Hanger en la última junta de tubería y tomar el peso final de la sarta. Asentar la sarta en el Tubing Head Spool.
14. Retirar conjunto de preventoras
15. Instalar ESP adapter y árbol de producción con sus respectivas válvulas y bajantes de producción.
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16. Realizar medidas eléctricas finales y arrancar pozo a la frecuencia establecida por el diseño del EQUIPO BES contra tanques del equipo para realizar prueba de producción y realizar prueba de giro.
17. Alinear el pozo a la estación y arrancar el equipo electro sumergible, Entregar equipo a la compañía contratista.
Antes de salir de la localización el company man debe verificar que el balance de materiales de la bodega esté completo y se haya devuelto todo el material sobrante. Antes de empezar la movilización deben trasladarse a la bodega carretos, cables y demás equipo capital propiedad de la EMPRESA.
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CONCLUSIONES •
El método de levantamiento artificial por Bombeo Electrosumergible (BES), tiene como principio fundamental impulsar el fluido del reservorio hacia la superficie, mediante la rotación centrífuga de la bomba. Este método puede utilizarse para producir fluidos de alta viscosidad, crudos con gas y pozos con alta temperatura.
•
Principalmente es una bomba de varias paletas montadas axialmente en uneje vertical unido a un motor eléctrico. El conjunto se baja en el pozo con una tubería especial que lleva un cable adosado, para transmitir la energía eléctrica al motor. Permite bombear grandes volúmenes de fluidos.
•
El sistema de Bombeo Electrosumergible (BES) ha demostrado ser una alternativa altamente eficiente para la producción de crudos livianos y medianos en el ámbito mundial, gracias a las ventajas que proporciona en comparación con cualquier otro método de levantamiento artificial.
•
Este sistema posee la capacidad de manejar grandes volúmenes de crudo, desde 150 hasta 100.000 barriles por día (BPD), desde profundidades hasta de 4572 metros.
•
El sistema BES permite controlar y programar la producción dentro de los límites del pozo, a través del empleo del variador de frecuencia.
•
Nos provee de indicación continua de las condiciones de presión y temperatura en el pozo, gracias a las señales transmitidas por el censor de presión y temperatura ubicado en el fondo pozo.
•
La presencia de fallas que afectan el cumplimiento de las funciones de los equipos que conforman el sistema BES, conlleva a la paralización de la producción de petróleo, perjudicando el cumplimiento de los compromisos adquiridos por la empresa que haya adquirido o usado el sistema.
•
Para finalizar se recomienda, tomando en consideración lo anteriormente expuesto, la realización de mejoras al sistema de bombeo electrosumergible (BES), para mejorar la confiabilidad, eficiencia y rentabilidad del sistema para 69
de esta forma maximizar la vida operativa de cada uno de los equipos, garantizando de esta forma, una mayor continuidad del proceso productivo de la empresa que use este sistema de levantamiento artificial. •
Se
analizaron
los
procedimientos
requeridos
para
los
trabajos
de
mantenimiento de un pozo con bombeo electrosumergible. •
Se aprendió a controlar un pozo cuando este se encuentra en la fase productiva.
•
Se reconocieron las herramientas básicas utilizadas durante los trabajos de mantenimiento en un pozo con bombeo electrosumergible.
•
Se conocieron las operaciones básicas que se deben realizar durante los trabajos de mantenimiento de un pozo con bombeo electrosumergible.
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BIBLIOGRAFIA
www.monografias.com/...bombeo-electrosumergible/bombeoelectrosumergible2.shtml
www.rincondelvago.com/bombeo-electrosumergible
www.pdf-seaarch-engine-com/bombaelectrosumergible-pdf.html CALDERÓN REDONDO, José. Compendio de herramientas de workover.
CURSO DE OPERACIONES DE WORKOVER, Bucaramanga/2008
HERNÁNDEZ TREJOS, Edelberto. LIBRO DE OPERACIONES DE WORKOVER.
DRILLING
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