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BOMBEO ELECTROCENTRIFUGO

QUE ES EL SISTEMA ESP

• Maneja altos caudales de fluido.• Su mantenimiento es rápido.• Permite una pronta atención a los pozos caídos.• Pronta recuperación de la inversión inicial de los equipos. • Se emplea pozos bajo GOR y altos volúmenes de producción

El sistema de bombeo electrosumergible (ESP) es un sistema de levantamiento artificial, que se emplea para extraer fluídos de los pozos.

Las características respecto a otros sistemas de levantamiento artificial son:

Hay una variedad de tamaños, capacidades, potencias y rangos de voltaje disponibles que se ajustan a las condiciones de operación que se requieran.

El sistema de bombeo electro sumergible típico consiste de un motor eléctrico acoplado a un protector, intake, bomba y a otros componentes auxiliares, los cuales se instalan en el pozo por medio de la tubería de producción.

COMPONENTES DE UN SISTEMA ESP

CABLE DE POTENCIA

CABLE DE EXTENSION

BOMBA

SELLO

MOTOR

INTAKE

� El trabajo que la bomba Electrosumergible tiene que realizar esta determinado por dos variables: El comportamiento del pozo (Indice de productividad)

Presión requerida para producir el caudal deseado

Trabajo de la BombaTrabajo de la Bomba

1,000 BPD

Trabajo que debe realizar la bomba

Producción (BPD)

Pres

ión

fluye

nte

(PSI

)

Curva de producción del pozo (IPR)

Flujo en la tuberíaPresión requerida para alcanzar la

producción deseada

Perfil de Presión del PozoPerfil de Presión del Pozo

Presión (PSI)

Profundidad de las perforaciones

Prof

undi

dad

(FT) Presión en Superficie

Profundidad de la bomba

Presión de Intake

Presión de Descarga

3,000’

100

100

5,000’

Presión Manométrica

Nivel de Fluido Dinámico

a 3,000 pies

Intake de la Bomba

a 5,000 pies

EQUIPOS DE SISTEMA ELECTROSUMERGIBLEEQUIPOS DE SISTEMA ELECTROSUMERGIBLE

EQUIPOS DE SUBSUELO.

Los equipos del sistema electrosumergible se dividen en :

EQUIPOS DE SUPERFICIE.

EQUIPOS DE SUPERFICIEEQUIPOS DE SUPERFICIE

Se compone de máquinas y accesorios eléctricos que regulan la energía eléctrica, según los parámetros de operación del equipo de fondo.

PARTES DE LOS EQUIPOS DE PARTES DE LOS EQUIPOS DE SUPERFICIESUPERFICIE

• TRANSFORMADOR .

• TABLERO DE CONTROL

• VARIADOR DE FRECUENCIA.

• CABLE DE SUPERFICIE.

• CAJA DE UNION O VENTEO.

En los sistemas ESP se usan dos tipos de transformadores (reductor y elevador).Los variadores generalmente requieren una tensión de entrada entre 460V y 380V. Esta tensión se logra con el transformador reductor que baja el voltaje desde las líneas de alta tensión (13.8kV o 34.5kV) a 460 V o 380 V.

La tensión de salida del variador es generalmente inferior a la requerida por el motor, por eso se usa un transformador elevador que sube el voltaje hasta el requerido por el motor (1000V - 3760V)

TRANSFORMADORTRANSFORMADOR

TABLEROS DE CONTROL

Los tableros de control son alimentados por el sistema eléctrico, estos suministran la potencia eléctrica al motor, según los parámetros de operación.

•Arrancador Directo (Switchboard).

•Variador de frecuencia.

TIPOS DE TABLEROS DE CONTROL

Arrancador DirectoArrancador Directo

• Es un tablero de control de frecuencia fija especialmente diseñado para ser usado con equipos BES.

• Existe conexión física entre el equipo de fondo y la línea de alta tensión.

• Es usado en conjunto con un controlador, el cual protege al motor y al cable de descargas de alto voltaje.

• El controlador protege al sistema BES de sobrecarga, baja carga, desbalance de corriente y arranques excesivos.

• Permite el arranque a máximo par. No existe protección por sobrecorriente en el arranque del equipo.

El arrancador directo o switchboard (SB) envía directamente la corriente al motor, el SB cuenta un sistema de protección de alta carga o baja carga y además cuenta con un registrador de amperaje.

La potencia tanto a la entrada como a la salida del SB tiene una frecuencia constante de 60Hz, por lo tanto el motor siempre gira a +/- 3.600rpm

Los arranques del motor son bruscos con este tipo de tablero y pueden consumir en el instante del arranque 5 a 8 veces la corriente del motor.

ARRANCADOR DIRECTOARRANCADOR DIRECTO

50/60 Hz

Variador de FrecuenciaVariador de Frecuencia

� El Controlador de Velocidad Variable usa componentes electrónicos para variar la frecuencia de entrada de 60Hz ó 50 Hz y convertirla a una frecuencia que puede oscilar entre 30 - 90 Hz. Esto permite operar la bomba a diferentes velocidades y producciones manteniendo una eficiencia alta en el sistema.

� La manipulación de la frecuencia de entrada al motor permite modificar la velocidad del equipo de fondo y por ende el rendimiento y rango operacional de la bomba electrosumergible.

� Permite un arranque gradual o “suave” en la operación de sistemas BES.

Frec. Variable

VARIADOR DE FRECUENCIA

Provee una relación constante entre el voltaje y la frecuencia para mantener condiciones apropiadas de operación.

El variador de frecuencia o controlador de velocidad permite controlar el flujo en el fondo del pozo.

Recuerde que la velocidad en un motor eléctrico depende de la frecuencia de la corriente AC que lo alimenta.

Los variadores de frecuencia (VSD) permiten que el motor trabaje a diferentes velocidades, variando la frecuencia de la corriente AC.

TABLERO DE CONTROL / VARIADOR DE FRECUENCIA

CABLE DE SUPERFICIE

El cable de superficie conecta la caja de unión con el tablero de control o variador de frecuencia.

El cable de superficie es el cable que conecta el tablero de control con el lado secundario del transformador.

Hay una longitud máxima de cable estipulada para cada sección del cable de superficie.

CAJA DE UNION O VENTEO

Una caja de unión o de venteo: Provee una conexión para el cable de superficie desde el tablero de control al cable de potencia en el pozo.

Permite ventear el gas que haya migrado a través del cable de potencia.

Provee fácil acceso para puntos de medición para chequeo de los parámetros eléctricos del equipo de subsuelo.

EQUIPOS DE SUBSUELO

• CABLE DE POTENCIA.

• CABLE DE EXTENSION

• SENSOR DE PRESION.

• MOTOR.

• SELLO / PROTECTOR.

• SEPARADOR DE GAS.

• INTAKE.

• BOMBA.

• TUBERIA DE PRODUCCION.

• CANALETAS.

• PROTECTORES DE CABLE O LINE GUARD / ZUNCHOS.

CABLE DE POTENCIA

El cable de potencia transporta la energía eléctrica desde el equipo de superficie hasta el motor, en el equipo de fondo.

• Corriente y voltaje del motor• La temperatura y profundidad del pozo• Nivel de aislamiento eléctrico del cable

Los cables se clasifican por:

El tamaño del cable se basa en el amperaje y la caída de voltaje

La temperatura de fondo es crítica para la selección del cable.

CABLE DE POTENCIA

Consiste de tres conductores de cobre que se extienden desde el tope del cable plano del motor hasta la caja de venteo o cabezal del pozo.

El cable de potencia se sujeta en la tubería de producción y es empalmada con el cable de extensión.

Existen diferentes tipos de cable que varía de acuerdo al diámetro del conductor, a la potencia en KV y al tipo de cable (plano, redondo).

CONDUCTOR

Cable Redondo

ARMADURA METALICA

CHAQUETA AISLAMIENTO

BARRERA PROTECTORA

CONDUCTOR

ARMADURA METALICA

CHAQUETA

AISLAMIENTOBARRERA

PROTECTORA

Cable Plano

Cable de Potencia

El cable puede ser redondo o plano dependiendo del espacio disponible en el pozo.

COMPONENTES DEL CABLE DE POTENCIA

Conductor - Propiedades eléctricas.

Material de Aislamiento - Protege y cubre los conductores.

Chaqueta de Barrera - Protege y cubre el aislamiento.

Material de la Chaqueta - Elastómero diseñado considerando

temperatura, químicos y gas.

Armadura Externa - Es la protección externa que sostiene

todo junto.

El cable de extensión del motor o MLE es un cable construido especialmente para ser instalado en toda la longitud del equipo de fondo debido a que este es mas delgado y disminuye el diámetro exterior del conjunto que un cable de potencia .Posee una conexión o POT HEAD que va conectado al motor en uno de sus extremos y por el otro extremo se empalma al cable de potencia.

Cable de Extensión

CABLE DE EXTENSION

Es un cable especial recubierto con una armadura de monel , se empalma con el cable de potencia y va conectada al motor.

Existen diferentes tipos de cable que varía de acuerdo al diámetro del conductor y la potencia en KV y su longitud.

SENSOR DE FONDO

Es una herramienta de vigilancia donde se han incorporado sensores de presión, temperatura y vibración.

Es una herramienta que permite optimizar el sistema de producción y se puede emplear para todo sistema de producción artificial.

Permite programar un trabajo en el pozo.

Se instala debajo del motor y la señal lo envía a través del cable de alimentación del motor y son recibidas en superficie en un panel de control que esta envía la información vía satélite hasta el centro de control del campo.

COMPORTAMIENTO PIP SISTEMA BES

SENSOR DE FONDO

La potencia requerida por la bomba es suministrada por un motor eléctrico de inducción. Este se compone de un estator y varios rotores.

MOTOR

El motor contiene aceite dieléctrico en su interior para refrigerar y lubricar sus componentes. Estos están diseñados para resistir temperaturas hasta de 260°C. Está sellado para evitar que penetre el fluido de pozos en su interior.

ESTATOR

El estator es la parte externa del motor que rodea los rotores sin hacer contacto con ellos. Contiene unos devanados que generan un campo magnético al ser excitados con corriente alterna.

ROTORES

Los rotores son barras de cobre que forman una especie de jaula, donde se induce una corriente y se genera el movimiento al interactuar con los campos magnéticos de los devanados. Las barras están unidas por medio de láminas de acero

FUNCIONAMIENTO MOTOR

El estator viene unido a la carcasa del motor, pero están aislados por una capa de material epóxico.

En el interior del estator están los rotores acoplados a un eje. Se usan cojinetes para separar los rotores del estator.

El motor funciona asi:

Los embobinados del estator son alimentados con corriente alterna, generando un campo magnético que cambia de dirección con el tiempo (líneas amarillas y naranjas)

El campo magnético corta al rotor generando un torque en éste, que hace que se mueva.

Como todos los rotores están montados en el mismo eje, la potencia de salida del motor es la suma de la potencia entregada por cada rotor.

FUNCIONAMIENTO MOTOR

DIMENCIONAMIENTO DEL MOTOR

El motor debe ser diseñado para entregar la potencia necesaria por la bomba.

Cada etapa de la bomba requiere una potencia para ser accionada, mientras que cada rotor del motor genera 10 HP.

VELOCIDAD DEL MOTOR

La velocidad en los motores de inducción depende de la frecuencia de la corriente AC que lo alimenta.

rpm: Velocidad del motor en revoluciones por minuto.

f: Frecuencia en Hertz.

np: Número de polos del motor.

Rpm = 120 x f

np

Los motores del equipo ESP tienen todos 2 polos. Para variar la velocidad del motor se requiere variar la frecuencia de la corriente AC y para ello se usan los variadores de velocidad (VSD).

HZ rpm

70 4.200 60 3.600 50 3.000 40 2.400 30 1.800

PARTES DE MOTOR

SELLO O PROTECTOR

La función es acoplar el motor y la bomba, para transmitir el torque a través del eje.

Cuando la temperatura del aceite del motor sube a causa de la carga de trabajo, el aceite aumenta su volumen debido a la expansión térmica. Este volumen adicional de aceite es contenido por el sello.

Proveer capacidad de almacenamiento para la expansión y contracción del aceite del motor debido a los cambios de temperatura.

Actúa como una cámara de sello para prevenir la entrada de fluidos al motor.

SELLO O PROTECTOR

Además de esto, el sello cumple las siguientes funciones:

Absorbe la fuerza de empuje causada por la bomba y el motor.

Regula la presión del aceite con la del fluido del pozo.

PARTES

Los fluidos del pozo hacen contacto con la bolsa elástica del sello, por la cual se regula la presión del aceite del motor.

Las cámaras laberínticas son cavidades que junto con los sellos mecánicos actúan en caso que se rompa la bolsa.

La cámara de empuje absorbe las cargas axiales de la bomba y del motor.

Si la bolsa se rompe, el fluido de pozos puede llegar hasta el motor y dañarlo. Para esto, el sello cuenta con un sistema de cámaras laberínticas y sellos mecánicos.

Si la bolsa se rompe, un sello mecánico actúa. Si este falla, el fluido entra en la primera cámara de laberinto.

El Laberinto retarda el paso hacia la segunda cámara.

Se encuentra otro sello. Si este falla, el fluido ingresa a la segunda cámara donde también es retardado.

Finalmente si se rompe el último sello, el fluido de pozos entra al motor y lo daña irremediablemente.

FALLA DEL SISTEMA DE BOLSA

BOLSA

CAMARA EMPUJE

CAMARAS LABERINTICAS

BOMBA

Una bomba centrifuga es un dispositivo que transfiere energía mecánica a un flujo por la acción rotativa de una turbina -llamada impulsor- que gira dentro de una cavidad o difusor.A este conjunto impulsor - difusor se le llama etapa de la bomba.

BOMBABOMBA

Es una máquina que mueve fluidos rotándolos con un impulsor rotativo dentro de un difusor que tiene una entrada central y una salida tangencial.

La trayectoria del fluido es en forma espiral, el fluido ingresa por el centro del impulsor y sale en forma tangencial del difusor. El impulsor transmite energía cinética al fluido.

En el difusor, parte de la energía cinética es transformada en energía potencial (altura).

El difusor prepara el fluido para entregarlo al impulsor de la siguiente etapa.

Un difusor, que es la parte estática.

ETAPAS DE LA BOMBAETAPAS DE LA BOMBA

Una etapa se compone de:

Un impulsor (impeller), parte en movimiento.El impulsor va acoplado al difusor como se muestra en la figura y con sus alabes en movimiento es el que hace que el fluido suba

Según el tipo y diseño de cada bomba, cada etapa genera una presión determinada.

Etapas de la Bomba ESP

Recuerde que entre más etapas aumenta la presión de descarga, pero el caudal se mantiene constante, ya que el caudal depende de la velocidad del motor

Datos de diseño

Un sistema de bombeo depende de varios factores. Algunos son:

•El tipo de crudo y su viscosidad•La cantidad de agua•El caudal (que depende de la velocidad del motor)•La presión del yacimiento

Para facilitar esta labor, los fabricantes de bombas entregan unas curvas de rendimiento, las cuales permiten obtener todos los parámetros requeridos de una manera sencilla, tales como:

•Número de etapas de la bomba•Potencia del motor•Cabeza entregada por la bomba

Curva de rendimiento

Las curvas de rendimiento dan información sobre una sola etapa de la bomba ESP.

Con base a esta información se puede calcular, la cabeza entregada por toda la bomba, el caudal o capacidad, la eficiencia y otros parámetros con que debe operar.

CabezaPunto mejor eficiencia

Eficiencia de la bomba Rango de Operacion

Potencia del motor

Capacidad (BPD)

CURVA DE RENDIMIENTO

TUBERIA DE PRODUCCION

Existen diferentes tipos de tubos que varía desde el tipo de rosca, grado y peso.

Sirve para transportar los fluidos del pozo hasta la superficie.

También sirve para sujetar el cable de potencia que lleva la energía al motor desde la superficie.

Es un equipo con características especiales que permiten reducir la cantidad de gas que entra a la bomba.

Los separadores pueden ser de dos tipos: Estático - Dinámico

SEPARADOR DE GAS

Los fluidos entran por una multitud de pasajes que cambian la dirección del flujo, favoreciendo la separación gravitacional de los líquidos separando el gas libre para que escape hacia el espacio anular.

Este separador de gas se llama estático porque no tiene partes movibles que ejerzan trabajo sobre el fluido.

Tipo Estático

Los fluidos entran por la base del separador a un cámara donde son centrifugados con un inductor que termina en “aspas rectas”. Los fluidos mas pesados se desplazan hacia la parte externa y el gas se queda en el centro.

Por medio de un desviador (by-pass) el gas pasa al espacio anular y el líquido a la bomba.

SEPARADOR DE GAS

Tipo Dinámico

Separador de Gas Rotativo

• La cámara rotativa actúa como una centrífuga y tiene la mayor eficiencia de separación.

• El inductor en el intake provee un desplazamiento positivo hacia la cámara de separación

• El gas libre es físicamente separado del resto de los fluidos al final del separador

• Areas de soporte radial pueden ser construidas de materiales resistentes a la abrasión

• La corriente rica en gas es venteada al espacio anular.

CANALETAS – LINE GUARD - ZUNCHOS

CANALETAS .

Son protectores mecánicos del cable de extensión , que se instalan en el conjunto de subsuelo.

LINE GUARD.

Son protectores mecánicos y sujetadores del cable de potencia , se instalan en la unión de dos tubing.

ZUNCHOS.

Son láminas de acero que sirven para sujetar el cable de potencia , se instalan en la unión de dos tubing.

INSTALACION TIPICA DE BES

Operación y tiempo de vida de los equipos

� Diseño apropiado del equipo

� Temperatura del pozo

� Gas libre

� Viscosidad

� Corrosión

� Arena o materiales extraños

� Escala

� Fallas eléctricas

� Problemas de operación

� Tiempo de operación del equipo

Tiempo de Vida del EquipoTiempo de Vida del Equipo

Factores que afectan el tiempo de vidaFactores que afectan el tiempo de vida

� Es el primer factor para lograr un buen tiempo de vida

� La bomba debe ser diseñada para operar dentro del rango de operación recomendado durante la vida del pozo

� La información del índice de productividad del pozo y las propiedades del fluido son indispensables para diseñar correctamente la bomba

� Un mal diseño puede ocasionar una falla prematura al ocasionar que la bomba opere fuera de su rango recomendado

� Datos incorrectos sobre las características del fluido pueden causar un error en el calculo de la potencia del motor


Diseño apropiado del equipoDiseño apropiado del equipo

� Buenos datos del yacimiento y del índice de productividad

� Buenos datos de las propiedades del fluido

� Historia de instalaciones y problemas anteriores

� Utilizar correlaciones apropiadas

� Usar Variadores para dar mayor flexibilidad al equipo y aumentar el tiempo de vida


Soluciones para un Diseño apropiado del equipoSoluciones para un Diseño apropiado del equipo

� La temperatura de fondo afecta principalmente al motor. Temperaturas de fondo por encima de 220 oF son consideradas como altas para una aplicación ESP

� La temperatura de operación del motor depende principalmente de los siguientes factores: Temperatura del fluido

Carga del motor

Velocidad del fluido alrededor del motor

Porcentaje de Agua, gas y petróleo

Viscosidad del fluido

Calidad de la energía (desbalance de corriente, voltaje, etc…)


Temperatura del pozoTemperatura del pozo

� El sistema ESP puede operar por largos periodos en pozos con altas temperaturas siempre y cuando se diseñe el equipo apropiado. Se recomiendan las siguientes opciones en el equipo: Aceite dieléctrico de alta temperatura (CL-5 o CL-6) - retiene sus

propiedades en altas temperaturas

Elastómeros de alta temperatura - Cables con aislamiento de EPDM, bolsas de Aflas en el sello

Motores con construcción especial para asegurar tolerancias apropiadas

Cuando sea apropiado, de-ratear los motores en pozos con altas temperaturas


Soluciones a operaciones con altas temperaturasSoluciones a operaciones con altas temperaturas

� La producción de fluidos con alta viscosidad puede causar los siguientes problemas en el equipo Electrosumergible Incrementa el requerimiento de potencia del equipo

Reduce la eficiencia de la bomba

Incrementa las pérdidas por fricción en la tubería incrementando el trabajo del equipo

� Soluciones a la producción de fluidos con alta viscosidad Diseñar bombas con etapas de caudales mas altos y motores

de mayor potencia

Utilizar diluyente


Alta Viscosidad del fluidoAlta Viscosidad del fluido

� Fluidos corrosivos afectan al equipo Electrosumergible en la siguiente forma:

CO2 causa corrosión en el housing, cabeza y base del equipo de fondo

CO2 causa corrosión en la armadura de acero galvanizado del cable, conectores y Motor Lead

H2S reacciona con el cobre del cable ocasionando que el cable se desintegre

H2S ocasiona corrosión en ciertos tipos de aceros


CorrosiónCorrosión

� Utilizar housings resistentes a la corrosión (9% a 12% Cromo)

� Bases y cabezas de acero inoxidable

� Cables con armadura de monel o acero inoxidable

� Ejes de monel o inconel

� Cable con recubrimiento de plomo para protejer al cable de H2S


Soluciones a Problemas de CorrosiónSoluciones a Problemas de Corrosión

� La producción de arena causa los siguientes problemas en el equipo Electrosumergible Desgaste por abrasión en las etapas de la bomba

Vibración excesiva en el eje de la bomba

Falla del sello mecánico en el sello

Posible falla en el motor por migración de fluido

� Soluciones a la producción de fluidos con arena Utilizar bombas con insertos de tungsteno resistentes a

la abrasión. Provee soporte axial y radial

Arrancar pozos lentamente para evitar producción de arena

Utilizar separadores de arena en el fondo del equipo

Utilizar recubrimientos en las etapas de la bomba


Producción de ArenaProducción de Arena

� La producción de materiales extraños puede causar los siguientes daños en la bomba: Destruir las etapas de la bomba

Taponar los espacios entre los alabes de las etapas

Bajo flujo alrededor del motor causado por el taponamiento parcial de la bomba genera recalentamiento del motor o el cable resultando en una falla prematura

� Soluciones a la producción de materiales extraños: Limpiar apropiadamente el pozo después de cada Workover

Utilizar mallas en en intake de la bomba

Arrancar pozos lentamente para disminuir la producción excesiva de materiales extraños atrapados en el fondo del pozo


Materiales ExtrañosMateriales Extraños

� La incrustación de materiales como escala o Asfaltenos en las etapas de la bomba incrementan los requerimientos de potencia (HP) y pueden taponar la bomba y la tubería.

� Los tipos de incrustaciones mas comunes son: Escala (Carbonatos)

Asfaltenos

Parafinas

� Algunas soluciones para este tipo de problemas son: Inyección de químicos

Incrementar la temperatura de la tubería (excepto Carbonatos)

Controlar la presión de entrada a la bomba


IncrustacionesIncrustaciones

� Las fallas eléctricas son principalmente causadas por los siguientes factores: Falla en los componentes eléctricos o electrónicos de superficie

Problemas en la generación de energía, como desbalance de voltaje

Falla en el cable de potencia causada por picos de voltaje o descompresión del cable

Sobrecarga del controlador o transformador debido a cambios en las condiciones de fondo


Fallas EléctricasFallas Eléctricas

� Los errores de operación mas comunes que ocasionan la falla del equipo Electrosumergible son: Operar la bomba por fuera del rango recomendado

Arranques excesivos del pozo

Operar la unidad con la válvula de superficie cerrada (El motor o MLE se quemara por falta de refrigeración al no haber movimiento de fluido)

Operar la unidad cuando el pozo se queda sin nivel

Bajar rápidamente la presión fluyente del pozo (puede causar descompresión en el cable, MLE, o conectores)

Incrementar muy rápidamente la producción del pozo puede causar el movimiento excesivo de arena o materiales extraños


Errores de OperaciónErrores de Operación

� El equipo Electrosumergible gira a 3,500 RPM, opera 24 horas al día en condiciones hostiles y sin ningún tipo de mantenimiento al equipo de fondo. Es por esto que el envejecimiento del equipo de fondo es una de las razones más comunes por las que se tiene que realizar un pulling. Algunas de las causas mas comunes son:

Baja producción debido a desgaste de la bomba

Falla del motor debido a sobrecarga o altas temperaturas

Falla del motor debido a contaminación de los fluidos del pozo

Falla del cable o el MLE debido a daños por descompresión


Envejecimiento del EquipoEnvejecimiento del Equipo

Operación del EquipoOperación del Equipo

� Los tres parámetros básicos que deben ser monitoreados constantemente para determinar la condición del equipo Electrosumergible son:

Producción del pozo

Presión de entrada a la bomba

Corriente de operación del motor

� Al evaluar constantemente estos datos se puede determinar el estado actual del equipo y prevenir posibles problemas

� Al evaluar constantemente los datos de producción del pozo (flujo, presión en superficie, corte de agua) se pueden determinar los siguientes factores:

Punto de operación dentro de la curva de la bomba

Tendencia de producción del pozo

Desgaste o taponamiento de la bomba

Huecos en tubería


Producción del PozoProducción del Pozo

La caída de producción es unos de los primeros indicadores de un problema en el sistema

Electrosumergible

� Al seguir de cerca el comportamiento de la presión de fondo se pueden determinar: Problemas relacionados al pozo o a la bomba

La operación actual de equipo en comparación a los datos de diseño

Anticipar la pérdida de nivel en la entrada de la bomba

Huecos en tubería

Desgaste o taponamiento de la bomba


Presión de Entrada a la BombaPresión de Entrada a la Bomba

La caída o incremento de la presión de entrada a la bomba es un indicador de la operación de la bomba y el

comportamiento del pozo

� Al monitorear la corriente de operación del motor se puede:

Determinar tendencias de la carga del equipo

Detectar posibles daños eléctricos o mecánicos del equipo

Determinar cambios en las condiciones del fluido de fondo

Gas

Emulsión


Corriente de Operación del MotorCorriente de Operación del Motor

Cambios en la corriente de operación indican que el motor está reaccionando a un cambio en la bomba, el

pozo o el sistema eléctrico.

� Los siguientes son parámetros adicionales que ayudan a determinar el estado de operación del equipo:

Presión de descarga de la bomba

Temperatura de descarga de la bomba

Temperatura de fondo

Temperatura de operación del motor

Vibración del Motor

Pérdidas de corriente


� Para determinar correctamente el comportamiento del pozo con el equipo Electrosumergible se debe analizar la siguiente información:

Historia del pozo (Incluyendo Workovers, tratamientos químicos, etc..)

Historia y operación de las instalaciones anteriores

Cartas amperométricas

Tendencias históricas de producción

Indice de productividad del pozo

Información de paradas y arranques


TroubleshootingTroubleshooting

ANALISIS DE CARTAS AMPEROMETICAS PARA

PREVENIR FALLAS Y POSIBLES SOLUCIONES

Análisis de Cartas Amperométricas

Controles ExternosControles Externos

SobrecargaSobrecarga

Problemas al arranqueProblemas al arranque

Excesivos arranques ManualesExcesivos arranques Manuales

Carga ErráticaCarga Errática

CARTA IDEAL

IDEAL AMP CHART

1. Normal chart.

2. Steady load

A. No gas

B. No foreign material

3. Good power supply.

4. Properly sized

equipment.

5. Ideal sample

ERRATIC LOADPOSSIBLE CAUSES:

POSSIBLE SOLUTIONS:

1. Varying fluid viscosity and/or fluid density.

2. Heavy brine (kill fluids) or drill mud.

3. Producing sand.

4. Bad power supply.

1. Attempt to circulate back through pump. If possible, adjust the controls (UL/OL) to keep unit running until condition clears. Application data must be reviewed to establish an UL/OL range range based on each application.

2. Check for sand production. Decrease flow if excessive.

3. Verify voltage and current balance.

4. If due to heavy fluids, reduce flow.

ERRATIC LOADPOSSIBLE CAUSES:

Continued:

POSSIBLE SOLUTIONS:

1. Possible erratic inflow performance

and corresponding fluid level.

2. Possible spinning diffuser.

1.

OVERLOAD

POSSIBLE CAUSES:

POSSIBLE SOLUTIONS

1. Viscosity change.

2. Sand possible, but doubtful.

3. Erratic & low voltage.

1. Determine cause for overload

shutdown before attempting to

restart.

2. Check other near by well charts for the

same pattern - may indicate power

supply problem for field.

PUMP OFF - GAS LOCK

A. Start

B. Steady load.

C. Amperage begins to decline.

D. Gas comes out of solution - Pump

gas locks shutting system down

on underload.

POSSIBLE SOLUTIONS

1. Install smaller pump.

2. Choke pump back.

3. Lower unit if possible (not below perfs)

4. Install a VSD.

5. Lower unit if possible (add shroud

if setting below perfs)

6. Increase annulus pressure to keep gas

in solution.

POSSIBLE SOLUTIONS

PUMP OFF - NO GAS

POSSIBLE CAUSES:

1. Unit possibly needs to be resized.

2. Back pressure on tubing.

3. Run a VSD.

4. Increase back pressure on tubing to

reduce flow rate.

1. Unit too large for application.

2. High discharge pressure at

well head (not pump off)

GAS CHART

SOLUTIONS

1. Install a gas separator.

2. Choke system back.

3. Lower unit if possible.

4. Provide better venting of

annulus.

5. Shroud the unit and lower below

the perforations if possible.

6. Increase annulus pressure to keep

gas in solution.

UNDERLOAD SHUT DOWN

POSSIBLE CAUSES:

POSSIBLE SOLUTIONS

1. No fluid.

2. Broken shaft or coupling.

3. Pump screen and/or intake

plugged.

4. Faulty motor controller.

1. Check idle amperage. Should

be roughly 50% of full load.

2. Verify OL, UL and timers are

working properly.

ERRATIC AMPERAGE ON START

POSSIBLE CAUSES:

POSSIBLE SOLUTIONS

1. Pumping mud, sand, scale or some

other form of substance on start.

2. Problem cleared roughly 2.1 hours

after start.

3. Short term gas from formation - monitor

well for reoccurring gas.

1. Circulate or bail well on next installation.

2. Exercise proper startup procedures

for sandy wells.

TANK LEVEL SWITCH

POSSIBLE CAUSES:

POSSIBLE SOLUTIONS

1. Down time to short.

1. Increase time delay.

2. Reset timer for one hour or more

depending on setting depth and

only if there is a check valve installed.

3. Decrease flow via back pressure

to match demand.

4. Install closed-loop VSMC.

POWER FLUCTUATIONSATTEMPTS TO RESTART

POSSIBLE CAUSES:

POSSIBLE SOLUTIONS

1. Install surge protection.

2. Never restart a system that has

gone down on overload until

system is checked.

1.Switching transients - Electrical

storms.

2. Large single phase loads.

3. Training - Multiple attempts

to restart.

Note: Excessive attempts to restart will

destroy equipment. (Motor, flat cable,

round cable, etc. are all susceptible

to damage beyond repair.

A

B

PUMP OFF - RESTART FAILURE

POSSIBLE CAUSES:

POSSIBLE SOLUTIONS

1. Pump too large for application.

2. Auto-Restart delay set too short.

3. Reduced flow from producing zone

or plugged perforations.

NOTE: Restart time too short to allow

well to recover. Nevertheless, the

pump in this application is simply too

large.

1. Resize unit.

2. Rework well.

3. Increase back pressure at surface

to reduce flow rate or install VSD.

POSSIBLE CAUSES:

1. Not enough Fluid. Pump too large

for application.

2. Underload faulty, bypassed or

incorrectly set.

3. Possible plugged pump and/or flow line.

4. Closed surface valve.

POSSIBLE SOLUTIONS

UNDERLOAD

1. Resize unit.

2. Reset underload.

3. Acidize. May aid in cleaning

pump if it is plugged.

4. Verify discharge pressure and/or flow

rate at surface.

A. Possible pump off.

A.

1. Pump too large for application.

2. Possible plugged pump - verify discharge pressure.

3. Closed surface valve.

POSSIBLE PROBLEMS:

SOLUTIONS:

1. Resize unit.

2. Acidize. May aid in clearing pump if it is

plugged.

3. Reset underload or replace.

B.

Underload faulty, bypassed or incorrectly set.

B. UL NOT SHUTTING SYSTEM DOWN

EXCESSIVE CYCLING

PROBLEM:

1. Excessive cycling.

2. Extremely hard on an ESP system.

Both electrically and mechanically.

ACTUAL EXAMPLE

POSSIBLE SOLUTIONS

1. Unit is too large for application.

2. Resize.

3. Back pressure on tubing, but do to the

frequency of off/on, it is doubtful this

would rectify the problem.

4. Set unit deeper, but not below

perforations.

5. Install VSD.

SERVICIO DE POZO DE BOMBEO

ELECTROSUMERGIBLE

PASOS A SEGUIR PARA UN WS BES

• Desfogar pozo a tanques del equipo o batería.

• Circular fluido de workover de tubos a forros para controlar el pozo. (matar el pozo).

• Desarmar el cabezal del pozo.

• Instalar BOP.

• Conectar pup joint al tubing hanger y templar.

• Instalar polea para cable de potencia.

• Sacar tres a cuatro tubing a la velocidad moderada de acuerdo al tipo del pozo.

• Pasar cable de potencia por la polea y acomodar el caballete.

• Continuar con operación de sacar todos los tubing a velocidad moderada.

• Desconectar cable de potencia con cable de extensión y tomar medidas eléctricas.

• Inspeccionar cabezal de la bomba.

• Inspeccionar giro de la bomba

• Inspeccionar protector todas las cámaras.

• Realizar reporte de inspección.

SURVEY POZO

PROCEDIMIENTO PARA INSTALAR UN CONJUNTO BES

• Colocar motor en la mesa de trabajo.• Verificar que el giro sea suave.• Acoplar motor con protector y verificar que el giro sea suave.• Verificar contenido de aceite en las cámaras del protector.• Acoplar protector con bomba.• Verificar que el giro sea suave y no tenga juego axial y radial.• Acoplar cable de potencia en el motor.• Desplazar aceite dieléctrico desde el motor hasta llenar las tres cámaras del protector y verificar que no quede burbujas de aire en el motor y protector.• Verificar acoplamiento del motor , protector y bomba por el método de generación de corriente.• Conectar el primer tubing a la cabeza de descarga.• Instalación de las canaletas para proteger el cable de potencia a lo largo del conjunto BES.

Continúa

• Realizar empalme entre cable de potencia y cable de extensión.• Continuar bajando con tubería hasta la profundidad recomendada instalando line guard dejando un tubing.• Conectar tubing con tubing hanger y sentar el tubing hanger.• Retirar BOP.• Colocar cabezal BES.• Pasar cable por mini mandrel.• Colocar epóxica en minimandrel.• Instalar cabezal a la línea de producción.• Conectar cable a caja de venteo.• Conectar cable al tablero o variador de frecuencia.• Arrancar pozo.

COMPLETACION

GRACIAS

clase n°5 bes pp 514

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