Bombeo Eléctrico Sumergible

© Repsol, D.E. Pacífico, D. UN Ecuador, Junio 2015.

SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL Bombeo Eléctrico Sumergible

Ingeniería de Producción UN Ecuador


1.  Generalidades del Bloque 16 2.  Introducción al sistema de bombeo electro sumergible. 3.  Componentes del equipo BES. 4.  Aplicaciones de equipos BES en el Bloque 16.


Generalidades 1

3


1. Generalidades Bloque 16 & Tivacuno. Conceptos de desarrollo

4

§  Perforación direccional y en racimo. §  Producción central izada en plataformas de

producción. §  Levantamiento artif icial con bombeo electro

sumergible. §  Tratamiento químico con demulsificantes, anti-

incrustantes, inhibidores de corrosión, biocidas. §  Inyección de químico vía recirculación de pozo y/o vía

capilar. §  Deshidratación del crudo en tres etapas. §  Sistema de tratamiento e inyección de agua. §  Transporte de crudo con calentamiento en NPF-SPF


1. Introducción al sistema de bombeo electro sumergible. Conceptos de desarrollo

5

")

")

")

")

")

")

")

")

")")

")

")

")

")

")

")

")

")

")

")

")

!Ò

!Ò

!Ò

!Ò

Bloque 14

Bloque 16

Bloque 14

Bloque 17

Bloque 31

Tivacuno Eden-Yuturi

RESERVA HUAORANI

PARQUE NACIONALYASUNI

ZONA INTANGIBLETAGAERI-TAROMENANE

NPF

SPF

IRO B

AMO AAMO 1

AMO B

IRO 1

AMO C

IRO A

BOGI 1

WIP S1

DAIMI A

GINTA ADAIMI 2

DAIMI 1

DAIMI B

GINTA B

CAPIRON 1CAPIRON A

TIVACUNO C

TIVACUNO A/B

COWI-1

ZAPARO-1

DICARON-1

ZAPARO CENTRO-1

RÍO TIPUTINI

RÍO YASUNÍ

R ÍO T

IVA

CU

NO

RÍO NAS HIÑO

RÍO RUMIY ACU

320000

320000

340000

340000

360000

360000

380000

380000

9886

000

9886

000

9906

000

9906

000

9926

000

9926

000



6



7


Introducción al sistema de bombeo electro sumergible (BES). 2

8


2. Introducción al sistema de bombeo electro sumergible. Objetivos del levantamiento artificial

9

§  Añadir energía a los fluidos del yacimiento para que puedan fluir a superficie.

§  En el proceso, la presión de fondo del pozo se reduce (drawdown) para que los fluidos del yacimiento puedan fluir.

§  El diseño y análisis de cualquier sistema de levantamiento se puede dividir en dos principales componentes:

o  IPR (inflow performance relationship): Representa la capacidad del pozo para producir fluidos.

o  VLP (vertical lift performance): Incluye separadores, líneas de flujo, restricciones (válvulas, etc) y el propio mecanismo de levantamiento artificial.


2. Introducción al sistema de bombeo electro sumergible. Razones para el uso de levantamiento artificial

10

§  A ñ a d i r e n e r g í a a l f l u i d o c o m o compensación por declinación de la presión de reservorio.

§  Compensar el efecto del incremento en la producción de agua (líquido) en pozos de petróleo y gas.

§  Superar las altas presiones de fricción asociadas a producción de crudos viscosos.

§  Superar las restricciones de presión en los sistemas de superficie


2. Introducción al sistema de bombeo electro sumergible. Ventajas y desventajas para el uso de BES

11

§  Versatilidad en el manejo de caudales de producción. Amplio rango de operación.

§  Fácil operación del equipo BES. Sistema de monitoreo en fondo.

§  Aplicable en pozos desviados. Permite ejecutar diferentes tipos de trabajo a nivel de reservorio.

§  Facilidad de aplicación de tratamientos químicos para corrosión y escala.

§  Alta Confiabilidad.

§  Económico (recuperación inmediata de la inversión).



12









13









14









15









16

§  El aislamiento del cable puede deteriorarse en condiciones de trabajo severas.

§  Se requieren casing/liners de mayor diámetro para instalaciones robustas.

§  Al tener todo el equipo en fondo, resolver problemas y realizar mantenimiento implica recuperar el equipo a superficie.


Componentes del equipo. 3

17


3. Componentes del equipo. Sistema de bombeo electro sumergible.

18


3.1 Bomba.

19


3. Componentes del equipo de fondo. 3.1 Bomba.

20

§  Esta constituida de eje, housing, impulsores y difusores (etapas)

§  Las etapas son diseñadas para producir un cierto volumen de fluido y levantamiento (cabeza), a la velocidad del motor.

§  Se superponen varias etapas para obtener la altura de columna (TDH) deseada.

§  El fluido entra al impulsor por medio de un orificio interno, cercano al eje y sale por el diámetro exterior del impulsor. Le da al fluido energía cinética y potencial.



21

§  Esta constituida de eje, housing, impulsores y difusores (etapas)

§  Las etapas son diseñadas para producir un cierto volumen de fluido y levantamiento (cabeza), a la velocidad del motor.

§  Se superponen varias etapas para obtener la altura de columna (TDH) deseada.

§  El fluido entra al impulsor por medio de un orificio interno, cercano al eje y sale por el diámetro exterior del impulsor. Le da al fluido energía cinética y potencial.


3. Componentes del equipo de fondo. 3.1 Bomba. Etapas

22


3. Componentes del equipo de fondo. 3.1 Bomba. Tipos de etapa

23



24


3. Componentes del equipo de fondo. 3.1 Bomba. Altura dinámica total.

25


3. Componentes del equipo de fondo. 3.1 Bomba. Curvas de la bomba.

26



27



28


3.2 Succión (Intake).

29


3. Componentes del equipo de fondo. 3.2 Succión.

30

§  Las admisiones estándar permiten el ingreso de los fluidos del pozo a la bomba y transmitir el movimiento del eje


3.3 Separador de gas.

31


3. Componentes del equipo de fondo. 3.3 Separador de Gas.

32

§  Los Separadores de Gas se usan cuando el gas libre causa interferencia con el rendimiento de la bomba.

§  El Separador de Gas está diseñado para prevenir que gran parte del gas libre entre a la bomba.

§  La cámara rotativa de diseño especial actúa como una centrifuga.

§  La corriente rica en gas es venteada hacia el espacio anular.


3. Componentes del equipo de fondo. 3.3 Manejo de gas con equipo estándar.

33

§  El gas llena completamente la zona de la entrada, (ayudado por la fuerza centrífuga), y el impulsor ya no puede generar suficiente presión para desplazar al fluido.


3. Componentes del equipo de fondo. 3.3 Manejo de gas con equipo estándar. Etapas MVP

34

§  Ángulo de sa l ida agudo.

§  Diseño con álabe seccionado.

§  Orificios de equilibrio sobredimensionados.


3.4 Sello.

35


3. Componentes del equipo de fondo. 3.4 Sección sellante.

36

§  Transfiere el torque del motor al eje de la bomba.

§  Ecualiza la presión entre el pozo y el motor a través del aceite.

§  El Sello compensa la expansión y contracción térmica del aceite del motor.

§  Protege al motor de la contaminación por los fluidos del pozo.

§  Absorbe la carga de empuje axial del eje de la bomba.

§  Las cámaras pueden ser laberínticas o bolsas dependiendo del uso en pozos verticales o desviados


3. Componentes del equipo de fondo. 3.4 Sellos tipo laberinto y sello mecánico.

37


3.5 Motor eléctrico.

38


3. Componentes del equipo de fondo. 3.5 Motor eléctrico.

39

§  El Motor electrosumergible es un motor de inducción bipolar trifásico, el cual opera a una velocidad típica de 3,600 RPM.

§  Una corriente alterna (AC) de tres fases crea campos magnéticos que giran en el estator. Estos campos magnéticos inducen a los rotores y al eje a girar dentro del estator.

§  Como regla general, se considera una velocidad mínima de 1 ft/s para asegurar una adecuada transferencia de calor entre el motor y el fluido del pozo.


3.6 Cable de potencia.

40


3. Componentes del equipo de fondo. 3.6 Cable de potencia.

41


Aplicaciones en el Bloque 16. 4

42


Bombeo electro sumergible de cavidades

progresivas.

43


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Bombeo electro sumergible de cavidades progresivas.

44

§  Maneja fluidos cargados de sólidos. §  Mejor manejo de fluidos viscosos. §  Aplicable para crudos pesados. §  Maneja fluido con alto contenido de gas. §  Disminuye el efecto de emulsión. §  Ahorro en consumo de energía hasta 50%. §  Reducción de gastos operativos §  Eficiencia volumétrica 70 – 80%.


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Propiedades Reservorio y Fluido.

45

§  Para reservorios de Basal Tena y U superior, principalmente.

§  Pr en un rango de 1500 a 2600 psi. §  Índices de productividad < 1 bfpd/psi. §  API de 12 a 20° §  Viscosidad 80 cP a 200°F §  Temperatura de Fondo 180 – 200°F §  Salinidad: 30,000 – 40,000 ppm, 50,000 – 70,000 ppm §  Porosidad 18 a 24 % §  Permeabilidad 500 a 2,000 md


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Comparación entre los sistemas de levantamiento.

46


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Diseño BES y BESCP.

47


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Resultados: pozo Daimi A21.

48


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Comparación entre los sistemas de levantamiento.

49


Bombas de flujo mixto para bajos caudales.

50


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Instalación bomba Flex 3.2 en el pozo IRO-A-35:BT.

51

§  El pozo Iro A35 tiene instalado un equipo BES Flex 3-2. Este equipo se instaló con el fin de p r o b a r s u t e c n o l o g í a y actualmente se encuentra operativo.

§  Se plantea el uso de bombas de flujo mixto para bajos caudales debido a que ofrecen un mejor desempeño en el manejo de sólidos y gas, comparadas con las de flujo radial.

Equipo BES P6 - 360

etapas - 252 hp

X3-2 - 530 etapas - 180 hp

Reservorio Basal Tena Basal Tena Caudal Total (bpd) 270 290

Eff bomba (%) 16.7 18 BSW (%) 22 22 PIP (psi) 350 370 TDH (ft) 7154 7199

Frecuencia (hz) 53 65 Potencia

Consumida (hp) 151 117

Run life 424 404

Comparación de los equipos BES instalados en Iro A35.


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Comparación de las curvas de bomba para los equipos BES P6 y FLEX 3-2, instalados en Iro A35.

52



53

§  Se han realizado 4 instalaciones en el pozo Iro A35.

§  Los equipos de flujo radial P12 (abril 2011) y P6 (enero y junio 2012), no superaron los 424 días de run life, y durante su producción se observaron problemas operativos por la pérdida de levantamiento debida al bloqueo de las etapas por presencia de gas.

§  La bomba Flex 3-2 está diseñada con un impulsor de flujo mixto, el cual permite un mayor manejo del gas asociado. Actualmente se encuentra o p e r a t i v o , f u e i n s t a l a d o e n octubre-2013 y tiene 404 días de run life.

© Repsol, D.E. Pacífico, D. UN Ecuador, Junio 2015. 54

I.D. POZO TIPO BOMBA CRUDO (BPD)

AGUA (BPD)

FLUIDO (BPD)

BSW (%)

AMO B5BT X-10-238-168 29 174 203 85.08 DAIMI-A-14:BT X-10-238-180 345 210 555 37.13 DAIMI B-2Us X-10-325-252 165 310 475 64.50

GINTA-A-50:Us X-10-357-252 90 989 1,079 91.34 GINTA-B-9:BT X-10-357-252 215 78 293 26.00 IRO-A-35:BT X3-2-530-180 191 56 247 22.15

Equipos BES Flex instalados en los pozos del Bloque 16.

SERIE TIPO BEP (bpd)

HEAD (ft/stg)

POWER (hp/stg)

EFF (%)

RANGO (bpd min)

RANGO (bpd max)

Tipo impulsor

400 P6 SSD 600 32 0.28 54 250 900 Radial

400 P8 SSD 800 33 0.35 56 400 1200 Radial

400 P12 SSD 1200 32 0.47 60 700 1600 Radial

400 X10 950 32 0.34 65 350 1250 Mixto

Cuadro Comparativo P6, P8, P12 y Flex X10.



Criterios de eficiencia energética.

55


4. Aplicaciones en el Bloque 16. Eficiencia equipos BES - Ginta A1.

56



57



58



59


Up sizing equipos BES.

60


GINTA B16HM1A-RE1: upsizing

P23 -104 stg - 228 hp Oil avg: 190 bpd Water cut: 90%

HC12500 - 52 stg - 760 hp Oil avg: 500 bpd Water cut: 90%

Objective: incrementar la producción de petróleo.

Gracias

© Repsol, D.E. Pacífico, D. UN Ecuador, Junio 2015. 62

Documents

Bombeo Eléctrico Sumergible