VARIADOR DE FRECUENCIA Y SENSOR DE FONDO

EN BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE.

Cesar Tonelli (Pan American Energy)

Heber Muñoz (Pan American Energy)

Marcelo Bruni (Pan American Energy)

Ricardo Teves (GE Oil & Gas)

Jornadas de Producción y Recuperación Secundaria – EOR

23 y 24 de Agosto 2012

Comodoro Rivadavia, Chubut

CONTENIDOS

Variador de Frecuencia. Funcionalidad

Tencnología utilizada

Sensor de Fondo. Funcionalidad

Tecnología utilizada

Variador de Frecuencia con Sensor de Fondo

Ejemplos de Aplicación en CD.

Arranque y parada suave del equipo BES.

Incrementos del fluido producido.

Ajusta la altura de elevación.

Trabaja en distintos modos de operación

Función de arranques severos.

Opera en altas frecuencias.

Variador de Frecuencia

Aplicación y Funcionalidad

Monitorea y ajusta parámetros a distancia

Opera a bajas frecuencias

Varia automáticamente las protecciones con la frecuencia.

Mejora el FP del conjunto

Rampa de arranque según la necesidad

Optimiza el consumo de energía.

Variador de Frecuencia

Aplicación y Funcionalidad (cont)

Variador de Frecuencia

Tecnología utilizada

En la mayoría de los pozos operados con VSD en Cerro Dragón,

se utiliza el modelo Vector VII, con controlador tecnología VSG

en gabinete NEMA3R.

Posee un sistema de comunicaciones integrado compatible con

lenguaje Modbus del yacimiento, con salida en puerto RS-232

RS-485. Puerto ethernet.

Sistema de back spin incorporado

Seccionadora de corte visible en gabinete de conexiones

Protección térmica segura

Refrigeración por circuito cerrado.

Tablero auxiliar para servicios.

Puerto USB

Variador de Frecuencia

Tecnología utilizada

Panel de operador - NEMA4

Pantalla de 6” visible hasta con luz solar directa.

Full Color – Display Gráfico Estándar.

Reloj de Tiempo Real.

Monitorea y muestra datos de Pozo y Variador.

Parámetros en Unidades de Ingeniería.

Contraseña de seguridad.

En unidades con controlador Apollo, se tiene la opción

de graficar el punto de operación de la bomba y

cálculo de caudal instantaneo.

Variadores de Frecuencia

Parque actual

CANTIDAD DE VSD INSTALADOS

PAE CD

121

184

198

220

99

175

143

0

50

100

150

200

250

feb-

06

abr-06

jun-

06

ago-

06

oct-06

dic-

06

feb-

07

abr-07

jun-

07

ago-

07

oct-07

dic-

07

feb-

08

abr-08

jun-

08

ago-

08

oct-08

dic-

08

feb-

09

abr-09

jun-

09

ago-

09

oct-09

dic-

09

feb-

10

abr-10

jun-

10

ago-

10

oct-10

dic-

10

feb-

11

abr-11

jun-

11

ago-

11

oct-11

dic-

11

feb-

12

abr-12

jun-

12

0,0

0,1

0,1

0,2

0,2

0,3

0,3

0,4

0,4

Prom/año Total VSD Inst. VSD / BES

240

0,33

Variadores de Frecuencia

Frecuencia de operación

Distribucion de Frecuencias CD

5 5 7 5 5 6 5 3 4 5 5 4 4 3 3 3 4 4 3 4 3 2 3 2 3 3 2 2 2 3 2 2 3 1 2 1 2 2 2 2 2 1 1 3 2 3 2 1 4 4 2 3 1 2

21

20 18

21

20 22

17

22

20 23 27

25

22

20

21

21 22

23

19

18

18

14

13

16

12 16

17

16 20

19

18 20 21

17 17

18

17 21

22

21 23

21

21 23 31

25

22

21 18 20

19

18

21

20

13 19

19

16

15 9

10 1

3

16 14 14

17

19

16

14

14 18 21

26 31

30

33

33

23

20 2

1

18 25 2

7

22

25 25

20

24

22 25

22 19

15

17

11

16 20 18 1

4

20

19

17 19 17

18 23 25

21

59

48 55

56

56

60

57 52

48

43 42

43 49

55

56 6

5

75 7

9 88

77

79 87 91

94

95

98

104 98 9

5

100

98

88

94

92

86

82

87

84

78 78

83 8

7

79 8

6 88 94

102

102 108

113

120 122 125

133

43

53 4

7

50

48

47

53 53

53

57

52 56 53

53 57

58

59

59

58

55 57 53 49

52

54 45 43

43 39

40

43

49 49

48

54

51 5

7

59

66 67 67 6

6

71

69

74 7

2 72

74

76 70 6

9

69 6

8 64

0

50

100

150

200

250

ene-

08

mar

-08

may

-08

jul-0

8

sep-0

8

nov-08

ene-

09

mar

-09

may

-09

jul-0

9

sep-0

9

nov-09

ene-

10

mar

-10

may

-10

jul-1

0

sep-1

0

nov-10

ene-

11

mar

-11

may

-11

jul-1

1

sep-1

1

nov-11

ene-

12

mar

-12

may

-12

Ca

nti

da

d d

e V

SD

<= 45 HZ 45 <>=49 HZ @ 50 HZ 51 <>=55 HZ > 55 HZ

Variadores de Frecuencia

Movimiento Interno

MOVIMIENTOS DE VSD - PAE CD

AÑO 2009-2012

0

5

10

15

20

25

30

ene-

09

mar

-09

may

-09

jul-09

sep-0

9

nov-

09

ene-

10

mar

-10

may

-10

jul-10

sep-1

0

nov-

10

ene-

11

mar

-11

may

-11

jul-11

sep-1

1

nov-

11

ene-

12

mar

-12

may

-12

Instalado Nuevo Movimiento desde otro pozo

Sensor de Fondo

Aplicaciones y Funcionalidad

A través del registro de los parámetros permite:

Mejorar la certidumbre sobre el estado de explotación del pozo y su potencial

Detectar con anticipación problemas operativos del equipo

Adquirir información que contribuya a reducir la frecuencia de intervenciones y fallas

Actuar preventivamente en la detección de pozos con fluido de tendencia incrustante

Facilita el ajuste del punto operativo de la bomba

Mejorar la toma de decisiones, ante variaciones en el reservorio

Sensor de Fondo

Tecnología utilizada

El sensor utilizado permite monitorear 3 variables: Presión de succión, Temperatura de

Motor y Temperatura de Pozo. Las variables usadas son las mínimas requeridas para

realizar un sensor económicamente viable.

Existe la posibilidad de un sensor con otras variables como opción, se agregan presión de

descarga, fuga de corriente de aislación y Caudal instantáneo cuando se usa Variador

Vector 7 con controlador Apollo.

Sensor de Fondo

Tecnología utilizada

Tecnología de Defensa y Aero-espacio

Circuitos integrado que cuestan 500% mas que la tecnología Militar y 1000% mas que la

industrial o comercial.

Opera a 200°C (392°F) permanentemente y hasta 300°C (572°F) por 1 año.

Desarrollo 100% Argentino y exclusivo para PAE.

Sensor de Fondo

Temperaturas de Trabajo

Sensor de Fondo

Parque actual / Datos

Profundidad promedio Sensores en servicio, 2.186 metros.

Profundidad promedio Sensores sin transmitir, 2.288 metros.

Parque de Sensores

6

7

18

Instalados en Servicio Instalados con Sistema a Tierra

Instalados con Falla Sensor

Vida Promedio

293 Días

43 Días

Instalados en Servicio Instalados sin Transmitir

Sensor de Fondo

Fallas / Acciones

Fallas Detectadas

Puesta a tierra en algún componente del equipo BES (motor, Cable o empaque cabeza colgadora).

Rotura prematura de 6 sensores actualmente instalados, con placas fabricadas donde no se respetó procesos de manufactura especificados.

Acciones tomadas

En instalaciones con Sensor de Fondo se está priorizando la utilización de motores nuevos o con muy pocos días de uso, este mismo criterio se utiliza para el cable de potencia.

Actualmente se está trabajando con un nuevo proveedor local de Argentina.

El proveedor está trabajando en el desarrollo de un Sensor inmune a Puesta a Tierra

Variador de Frecuencia trabajando con Sensor de Fondo

Aplicaciones y Funcionalidad

El sensor registra P° y T°. Estos son transmitidos desde el fondo del pozo hacia la

superficie hacia el variador de frecuencia, que se encuentra comunicado con el

sistema Scada, donde se puede visualizar y graficar esta información y todos los

parámetros eléctricos del equipo.

Los equipos configurados en modo Presión, permiten modular la frecuencia en forma

automática para asegurar una presión de fluencia dinámica y lograr mantener el

equipo en las condiciones de producción determinadas.

En forma remota se puede cambiar los distintos modos de operación y ajustar

parámetros y los set points de trabajo (Presión de fondo, Frecuencia de trabajo, etc.)

Inicialmente se operó en modo frecuencia hasta determinar su presión mínima de trabajo.

Posteriormente en modo presión, garantizando su continuidad operativa.

Ejemplos de Aplicación CD

Cambio de modo frecuencia

a modo presión

Ejemplos de Aplicación CD

Se observa la variación de la frecuencia máxima de seteo, debido a la buena respuesta del reservorio, y

potencia disponible también (BES operando siempre en modo control de presión).

Cambios de seteo en la

máxima frecuencia

Ejemplos de Aplicación CD

BES operando en modo control de presión, y luego de un paro, varía la frecuencia dentro de los límites

determinados hasta estabilizarse en función del valor de presión establecido.

Paro de la Bomba

Electro Sumergible

Ejemplos de Aplicación CD

PR-1024, es un caso

típico de pozo

estabilizado.

Se mantienen la

frecuencia de trabajo

y la presión de

sumergencia.

PCD-1039, en

cambio, el VSD va

modificando la

frecuencia para

mantener la presión

de sumergencia.

PR-1024I

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

30/0

3/20

12

31/0

3/20

12

01/0

4/20

12

02/0

4/20

12

03/0

4/20

12

04/0

4/20

12

05/0

4/20

12

06/0

4/20

12

07/0

4/20

12

08/0

4/20

12

09/0

4/20

12

10/0

4/20

12

11/0

4/20

12

12/0

4/20

12

13/0

4/20

12

14/0

4/20

12

15/0

4/20

12

16/0

4/20

12

17/0

4/20

12

18/0

4/20

12

18/0

4/20

12

19/0

4/20

12

20/0

4/20

12

21/0

4/20

12

22/0

4/20

12

23/0

4/20

12

24/0

4/20

12

25/0

4/20

12

26/0

4/20

12

27/0

4/20

12

28/0

4/20

12

29/0

4/20

12

30/0

4/20

12

01/0

5/20

12

02/0

5/20

12

03/0

5/20

12

04/0

5/20

12

Fecha

Pres

. Suc

ción

(PSI

) y T

em. F

ondo

(°C)

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

Frec

uenc

ia O

p. (H

z)

Pres. Succión (PSI) Temp. Fondo (°C) Frecuencia (Hz)PCDxp-1039

100

170

240

310

380

450

520

590

660

30/0

3/20

14

31/0

3/20

14

01/0

4/20

14

02/0

4/20

14

03/0

4/20

14

04/0

4/20

14

05/0

4/20

14

06/0

4/20

14

07/0

4/20

14

08/0

4/20

14

09/0

4/20

14

10/0

4/20

14

11/0

4/20

14

12/0

4/20

14

13/0

4/20

14

14/0

4/20

14

15/0

4/20

14

16/0

4/20

14

16/0

4/20

14

17/0

4/20

14

18/0

4/20

14

19/0

4/20

14

20/0

4/20

14

21/0

4/20

14

22/0

4/20

14

23/0

4/20

14

24/0

4/20

14

25/0

4/20

14

26/0

4/20

14

27/0

4/20

14

28/0

4/20

14

29/0

4/20

14

30/0

4/20

14

01/0

5/20

14

02/0

5/20

14

03/0

5/20

14

04/0

5/20

14

Fecha

Pres

. Suc

ción

(PSI

) y T

em. F

ondo

(°C)

45

47

49

51

53

55

57

59

Frec

uenc

ia O

p. (H

z)

Pres. Succión (PSI) Temp. Fondo (°C) Frecuencia (Hz) Lineal (Frecuencia (Hz))

Frecuencia

estabilizada

Tendencia en la

frecuencia

Ejemplos de Aplicación CD

Se repara pozo inyector en PCD-804, aumentando caudal de inyección.

Se observa en el sensor BES el aumento en la presión de fondo. Luego se aumentó la frecuencia, en

consecuencia caudal, y se reestablecen el valor de sumergencia.

PCD-869

0

50

100

150

200

250

06/06/2011 26/07/2011 14/09/2011 03/11/2011 23/12/2011 11/02/2012 01/04/2012 21/05/2012 10/07/2012 29/08/2012

0

200

400

600

800

1000

1200

Hz Temp 2(°C) Bruta (m3/día) Presión de fondo (psi) Sumerg (psi) Sonolog

Comienza influencia del

inyector

Ejemplos de Aplicación CD

Se colocó BM, PCP y por último BES con sensor de fondo.

La idea era producir el pozo con alta sumergencia hasta depletar el gas, para evitar el bloqueo de la bomba.

PCD-1004

0

30

60

90

120

150

180

06/06/2011 26/07/2011 14/09/2011 03/11/2011 23/12/2011 11/02/2012 01/04/2012 21/05/2012 10/07/2012 29/08/2012

500

700

900

1100

1300

1500

Hz Temp 2(°C) Bruta (m3/día) Presión de fondo (psi) Sumerg (psi) Sonolog