cap 4 bes

Bombeo Electrosumergible

Mtodo de Produccin (BES) 1

MTODO DE PRODUCCIN



LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR BOMBEO ELECTROCENTRFUGO (ELECTROSUMERGIBLE) - BES.

Este sistema de bombeo es utilizado a nivel mundial desde hace aproximadamente 60 aos;

siendo su aplicacin mas comn hoy da en la industria petrolera para la extraccin de crudo,

como sistema de extincin de incendio, en la agricultura para sistemas de riego, en la minera,

etc.

Estas unidades estn constituidas por un motor elctrico trifsico electrosumergible, una seccin

sellante llamada protector, separador y la bomba de subsuelo o centrfuga multietapa que es el

elemento mas importante de estos equipos, el cable de potencia y el submarino, cabezal de

descarga, la caja de venteo, los transformadores y variador de frecuencia. Es un sistema

relativamente complejo y requiere de cierto nivel de pericia para su operacin y supervisin.

En este sistema, la bomba de subsuelo es una turbomquina de accin centrfuga o combinada

(centrfuga-axial), la cual es accionada por un motor elctrico, el cual tambin se encuentra

instalado en el fondo. El motor es alimentado con alto voltaje que es conducido desde superficie

a travs de un cable especialmente diseado para soportar las rigurosas condicions de operacin

impuestas dentro de un pozo petrolero. El equipo de subsuelo es bastante complejo, comparado

con los sistemas de BMC y BCP. Existen elementos para garantizar el enfriamiento adecuado del

motor, sellos para evitar la contaminacin del mismo, a la vez que permiten la expansin trmica

que experimenta el aceite interno del motor.

En superficie se requiere un transformador para obtener los altos voltajes que utiliza este sistema.

En este caso, el uso de un variador de frecuencia es imprescindible para un arranque adecuado y

para controlar la velocidad de operacin de la bomba. Este sistema permite manejar caudales

mucho ms elevados que los obtenidos con otros sistemas de bombeo, sin embargo los consumos

de potencia por barril por da son tambin ms elevados, especialmente en crudos de alta

viscosidad (ms de 100 cP).



Descripcin

Un equipo de bombeo electrocentrfugo consta bsicamente de una bomba centrfuga de varias

etapas, cuyo eje est conectado directamente a travs de una seccin protectora a un motor

elctrico sumergible, sumergida en el fluido del pozo, y conectada hasta la superficie a travs de

un cable para suministrar la energa elctrica del motor. El cable conductor se sujeta al conjunto

y a la tubera mediante flejes metlicos 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 conexin estriada, los cuales tienen como finalidad hacer rotar el protector y la bomba al girar

el eje del motor. Bombea el fluido a presin hasta la superficie.

Sistema de Bombeo Electrosumergible



Rangos de Aplicacin

El rango de aplicacin de este mtodo de levantamiento se encuentra entre 200 bpd y 5000 bpd

para una diversidad de condiciones de operacin que van desde crudos pesados, 8.5 API hasta 40

API con viscosidades hasta 5000 cp a condiciones de fondo. Con respecto a profundidades se

tienen aplicaciones hasta 12.500 pies con temperaturas de fondo de hasta 350F. Con respecto al

manejo de gas, una de las principales limitantes, se ha logrado manejar en la bomba porcentajes

de gas libre hasta 50%.

Aplicaciones del Levantamiento Artificial por


Se utiliza para manejar grandes volmenes de lquidos.

Pozos con producciones desde 150 B/D hasta 100.000 B/D.

Pozos con revestimientos pequeos. Ejemplo: 4 .

Pozos con alta y baja viscosidad.

Pozos con alta temperatura de fondo (500F).

Pozos con baja regulacin gas lquido (RGL).



Componentes del Equipo

El equipo que integra el sistema de bombeo electrosumergible est constituido por un equipo de

superficie y uno de subsuelo, comunicados a travs del cable de potencia.

Los equipos de superficie y subsuelo estn conformados por componentes. Para facilitar el

estudio y aprendizaje de esta leccin, se ha estructurado de la siguiente manera.

Equipos de Subsuelo

Bomba centrfuga.

Seccin de entrada.

Separador de gas.

Protector o seccin de sello.

Motor elctrico.

Sensor de presin.

Cable de potencia.

Equipos de Superficie

Transformadores.

Tablero de control y/o variador de frecuencia.

Caja de empalme.

Cabezal.

La siguiente ilustracin muestra los elementos que integran el equipo de subsuelo y de superficie.



Elementos que integran el Equipo de Subsuelo y de Superficie



Equipo de Fondo del Sistema ESP./BES Configuracin Simple



Equipo de Fondo del Sistema ESP./BES Configuracin Tandem



EQUIPOS DE SUBSUELO

Bomba Centrfuga Multietapa

Es el corazn del sistema BES. Posee una longitud que vara entre 20 y 25 pies y

generalmente se encuentra ubicada en la parte superior del sistema, pudiendo tomar otra

posicin de acuerdo con la aplicacin que tenga en el pozo.

El aspecto ms resaltante de este componente es su caracterstica multietapa. Cada etapa

consiste en un impulsor rotatorio y un difusor estacionario. El impulsor le da al fluido

energa en potencial (cabeza).

El nmero de etapas en una bomba determina la altura total generada a cabeza que no es mas

que la altura a la cual la bomba eleva el fluido producido y la potencia requerida. Las bombas

estn disponibles en un amplio rango de capacidades.

El incremento de energa de la presin se efecta a medida que el lquido bombeado rodea el

impulsor. El movimiento rotacional del impulsor le imparte este mismo movimiento al

lquido, que es tangencial y dirigido hacia el dimetro externo del impulsor. Este movimiento

crea una fuerza centrfuga la cual produce un flujo en direccin radial. La resultante de esta

componente es la verdadera direccin del flujo.

El difusor se encarga de cambiar la direccin del fluido. Convierte la energa en altura

generada, dirigiendo el flujo hacia el prximo impulsor. Este ltimo le provee mayor energa

al fluido. El prximo difusor toma esta energa adicional y la transforma nuevamente en

altura, esta operacin se repite a travs de las mltiples etapas.

La geometra de la etapa es la que controla cuanto volumen puede pasar a travs de ella, en

otras palabras, la cantidad de flujo no es aditiva, por el contrario es constante.



Bomba Centrfuga Multietapa



Las bombas pueden ser de tres tipos, pero antes de describirlas, es necesario conocer que es el

empuje. Este se define como la suma de todas las fuerzas que actan sobre un impulsor; estas

fuerzas son: 1) Fuerza de gravedad; 2) Fuerza neta resultante de la presin de la superficie de

cada impulsor, y 3) Fuerza de impulsin del fluido al entrar de este modo: si la suma de la

fuerza predomina en la direccin del difusor inferior, se dice que el empuje es descendente, si

por el contrario la fuerza resultante predomina en sentido del difusor superior el empuje es

ascendente.

Bomba de Compresin:

En este tipo de bomba los impulsores se encuentran fijos al eje, de manera que sin

movimiento del eje stos tampoco se moveran. Con el objeto de aligerar la carga en el eje, el

cojinete de empuje externo instalado en el protector, absorbe parte de esta fuerza, siendo

capaz de manejar cargas mayores que las arandelas de empuje de los impulsores.

Bomba de Tipo Flotante:

Cada impulsor es libre de moverse en forma axial a lo largo del eje. El difusor superior o

inferior detiene al impulsor, dependiendo del tipo de empuje que se aplique sobre este ltimo.

Los elementos encargados de absorber las cargas para las bombas flotantes son las arandelas

de empuje que se encuentran en todas las etapas de la bomba, sin embargo, la fuerza axial

generada por el diferencial de presin que hay a lo largo de la bomba y la cual acta sobre la

seccin transversal del eje, es soportada por el cojinete de empuje que se encuentra en el

protector.

Este diseo especial elimina todo el empuje sobre el cojinete del protector y lo distribuye

sobre las arandelas de los impulsores superiores, es especial para el manejo del empuje axial

descendente, el cual es el principal problema que se ha presentado hasta ahora en los equipos

instalados en el rea de Urdaneta en vista del gran tamao que presentan las bombas con

respecto a los aportes del pozo, es por esta razn que las bombas de este tipo son las mas

utilizadas en esta zona.



Bomba del Tipo Flotante Bajo (BFL):

Es una combinacin de las anteriores. Los impulsores superiores son del tipo compresin y

los inferiores son del tipo flotante. Este modelo de bomba ha cado en desuso, esta bomba es

ensamblada de tal manera que el empuje hidrulico generado por los impulsores fijos es

absorbido por los impulsores flotantes, esta es una de sus principales caractersticas.

Si una bomba se encuentra operando a una tasa de flujo mayor que aquella para la cual fue

diseada, se produce un empuje axial ascendente excesivo. En el caso contrario, en que la

bomba se encuentre trabajando con una tasa menor a la del diseo se produce empuje axial

descendente, ambos extremos traen como consecuencia el desgaste acelerado del cojinete del

protector y por lo tanto se reducir la vida til del equipo.

Para prevenir este desgaste, la bomba centrfuga debe operar dentro de un rango de capacidad

determinado. Este rango es caracterstico para cada bomba y se obtiene de la curva de

comportamiento de la misma. Sin embargo la mayora de las etapas estn diseadas para

trabajar con empuje axial descendente. El motivo es que al haber presin hacia abajo el

impulsor se sella al difusor inferior. Esto previene una fuga de los abrasivos entre las

arandelas de empuje, forzando el paso a travs de la bomba. Si el impulsor no hace sello con

las arandelas inferiores el fluido puede recircular, disminuyendo la eficiencia en el

levantamiento y provocando la erosin de las arandelas de las mismas etapas en el casi de

existir abrasivos.

El mximo nmero de etapas en una bomba esta determinado por:

1.- Potencia requerida por la bomba.

2.- Presin de estadillo de la carcaza de la bomba.

3.- Capacidad de carga del cojinete.



La bomba centrfuga:

- Se cuelga de la tubera a travs de la cual levanta el fluido hasta la superficie.

- Esta construida de una serie de etapas (impulsores y difusores) ubicados en un

alojamiento housing.

- Se superponen varias etapas (bombas multietapas) para obtener la altura de columna

deseada.

- Pueden ser de flujo radial o flujo mixto.

- Los impulsores de la bomba pueden tener libertad de movimiento axial Flotante, o

pueden estar fijos al eje de la bomba de compresin.



Partes de la Bomba



Diferentes Tipos de Impulsores (desde 180 hasta 127.000 BPD):

Diseo de etapas de bomba:

Flujo Radial: Son usadas para caudales aproximadamente BEP:

- 338 series, menos de 1500 BPD.



Las etapas de flujo mixto son usadas para caudales ms altos que los indicados arriba para las

mismas series.

Rango de Caudales (@60 HZ BEP caudales Min Max).

- 338 series, 800 2500 BPD.

- 400 series, 300 6000 BPD.

- 513-562 series, 1200 20000 BPD.

- 675 series, 7000 35000 BPD.

- 875-900 series, 21000 75000 BPD.

- 1025-1038 series, hasta 127000 BPD.



Etapas de la Bomba

- Cada etapa de la bomba consta de un impulsor y un difusor.

- Los impulsores rotan solidarios al eje y giran al ritmo de los RPM del motor.

- El fluido entra al impulsor por medio de un orificio interno, cercano al eje y sale por el

dimetro exterior del impulsor.

- El difusor (en azul) dirige el fluido hacia el siguiente impulsor.

La Bomba Centrfuga Empujes

Los impulsores de la bomba pueden tener libertad de movimiento axial Flotante, o pueden

estar fijos al eje de la bomba de compresin.



La bomba puede ser operada a diferentes velocidades, bien sea por restricciones en la fuente

de poder o intencionalmente para modificar su rendimiento. Los parmetros de la bomba,

como flujo, columna, potencia, se relacionan con la velocidad del fluido.

Entradas y Separadores de Gas:

Son las secciones de entrada de fluido al sistema. Estn ubicadas entre el protector y la

bomba centrfuga, estn diseadas para eliminar el gas del fluido. Conduciendo el gas

producido hacia el espacio anular. Se clasifican en entradas estndar y separadores de gas.

Entrada Standard:

Permite el ingreso del fluido directamente a la bomba. Este tipo de entrada no separa el gas

libre, aunque debe existir alguna separacin de gas en forma natural. Se utiliza en pozos de

agua o en aquellos que produzcan pequeas cantidades de gas.



Separador de Gas:

Debido a que una entrada estndar no separa el gas libre, se diseo el separador de gas. La

diferencia radica en que ste posee puertos de venteo que permiten que el gas se haya

ingresado, retorne al espacio anular, reduciendo la cantidad de gas que deba manejar la

bomba. Esto contribuye a la reduccin de efectos tales como cavilacin de la bomba,

fluctuaciones de carga del motor y perdidas en las presiones de levantamiento. Los

separadores pueden ser de dos tipos:

1.- Separador de flujo en reserva: incrementar la cantidad de gas separado forzando al flujo a

que revierta su sentido antes de que entre a la bomba.

2.- Separador de gas rotatorio: diseados para impartirle energa al fluido a travs de un

inductor que incrementa la presin y una centrfuga que permite que las partculas de lquido

sean lanzadas hacia la periferia del impulsor mientras que las partculas de gas siguen su

curso normal a lo largo del eje logrando la separacin del gas y el lquido.



Separador de Gas



El Separador de Gas:

- Se usa cuando el gas libre causa interferencia con el rendimiento de la bomba.

- Esta diseado para prevenir que gran parte del gas libre entre a la bomba.

- Previene la cavitacin.

- Se instala en pozos con una GOR o RGP alta (% gas libre alto dentro de la bomba 10%).

- Tiene un rango de eficiencia entre un 80% a 90%.

- Puede utilizarse tanto en forma sencilla como TANDEM.

- Eficiencia afectada por los volmenes de gas, composicin y propiedades del fluido.



Partes del Separador de Gas



Protector o Seccin de Sello:

Los protectores son a menudo una de las piezas ignoradas de los sistemas BES y son

frecuentemente poco entendidos.

El protector sirve como un eslabn vital en el ensamblaje y sino es correctamente instalado

puede reducir la vida til de los equipos.

Son varias las funciones de los protectores y necesariamente deben ser consideradas en el

momento del diseo y en el proceso de la aplicacin para seleccionar la correcta unidad.

Entre sus funciones se tiene:

1.- Permite conectar el eje de la bomba con el eje del motor elctrico, es decir conectar el

torque desarrollado por el motor hacia la bomba por medio de l eje del protector.

2.- Soportar la carga axial desarrollada por la bomba a travs del cojinete de empuje, es decir,

maneja el empuje hacia arriba o hacia abajo.

3.- Sirve de barrera hidrulica entre el fluido del pozo y el aceite del motor.

4.- Provee el volumen necesario para la expansin y contratacin del aceite del motor debido

al calentamiento y enfriamiento durante el arranque y parada.

En un equipos BES, el motor sufre un cambio muy amplio de presin y en esto se diferencia a

los motores instalados en la superficie. Por esto cuando el motor es sumergido, la presin

interna cambia de la presin atmosfrica a la presin mas alta del fondo del pozo.

Cuando la unidad se opera, el calor interno le causa al aceite una dilatacin que podra

aadirle aun ms presin si el aceite no tuviera un escape. Si la unidad se detiene y se le

permite enfriar, el aceite se contraer lo que podra cerrar un vaco en un sistema cerrado.



El protector simplemente mantiene la presin en el interior de la unidad igual a la presin de

afuera del pozo indiferente de que presin externa sea.

Debido a que la base del protector est abierta al motor, la presin del motor permanece igual

a la que esta en el alrededor de ste. Por mantener una diferencia de presin despreciable, no

hay tendencia a que el fluido del pozo penetre en el motor. Obviamente, el protector debe

permitir comunicacin con el fluido del pozo de alguna manera. Hay varios diseos de

protectores que permiten al fluido del pozo y a el fluido del motor transferir presin de uno a

otro sin que exista la posibilidad de que ocurra una mezcla entre ellos.

El tope del protector se encuentra en contacto directo con la entrada del separador y el motor.

Existen dos tipos de protectores, el que utiliza un sello positivo y el otro que utiliza un sello

laberinto, ambos diseados para igualar la presin interna con la externa. Estos se describen a

continuacin.

- Protectores Sellante Tipo Laberinto:

Consiste en una cmara cuyo funcionamiento se basa en la diferencia de gravedad especfica

que existe entre el fluido producido, un fluido barrera (de alta gravedad especfica) y el aceite

del motor. Estos se encuentran contenidos en un tubo en forma de U. Las variaciones en la

altura del fluido producido (este entra y sale del protector) compensa la expansin y

contraccin del aceite del motor, manteniendo por consiguiente la misma presin tanto en el

pozo como en el motor y este ltimo lleno de aceite limpio.

Este tipo de protector no puede ser utilizado en pozos horizontales o muy desviados, ya que el

diseo de separacin de la gravedad requiere a la unidad lo mas vertical posible, sin embargo,

este puede trabajar en pozos poco desviados pero el volumen de expansin se reducir.



Protector Sellante Tipo Laberinto

- Protector de Sello Positivo o Bolsa:

Para aplicaciones donde el fluido del pozo y las gravedades del aceite del motor son similares

o donde el pozo es altamente desviado, un diseo diferente de protector utiliza un sello

positivo. Este es similar a un fuelle encontrado en algunos motores de pozos de agua,

excepto que la bolsa tiene mayor capacidad para la expansin y contraccin que un tpico

fuelle. Esta bolsa es hecha de un elastmero resistente a la alta temperatura y a la

deformacin, por lo que puede resistir el duro entorno de un pozo. La bolsa mantiene el

fluido del pozo en el exterior y el aceite del motor limpio en el interior.

El protector de sello positivo ofrece una gran parte de flexibilidad y til en una amplia

variedad de aplicaciones. Un rea donde la preocupacin de ser tomada ms en cuenta es

cuando existe la posibilidad de la presencia de qumicos muy fuertes en el pozo que pueden

atacar el elastmero. Esto se puede prever con un programa de tratamiento.



Protector Sellante Tipo Bolsa

Existe un nuevo protector llamado Modular, cuyo propsito es proveer lo ultimo en

flexibilidad y aplicabilidad. Utilizando pocas partes diferentes; un protector puede ser

diseado y fabricado en diferentes configuraciones dependiendo de los requerimientos. El

sistema modular es muy simple, ya que consiste en una cabeza, base, eje, seccin sellante

(laberinto o tipo de bolsa) y un cojinete de empuje. Con pocas partes es posible conformar

muchas configuraciones. Esto recibir su nombre dependiendo de la configuracin del

ensamblaje que presente, es decir, del tipo de cmara o de sello y como sea conectado.

Todos los protectores tienen cojinetes de empuje deslizante, cuya funcin es la de resistir toda

la carga axial desarrollada por la bomba. Dependiendo del diseo estos cojinetes pueden

tener zapatas fijas o autolineantes. Los cojinetes de zapata pivoteada centralmente puede

operar en cualquiera de las dos direcciones de rotacin. Mientras que las otras solo pueden

operar en una sola direccin de rotacin ya que de lo contrario se pueden ocasionar daos al

cojinete de empuje.



Protector / Elementos Sellantes



El Sello:

- La funcin principal del sello es la de proteger al motor.

- El sello protege al motor de la contaminacin por los fluidos del pozo.

- El sello absorbe el empuje generado por la bomba.

- El sello iguala la presin entre el pozo y el aceite del motor.

- El sello compensa la expansin y contraccin del aceite del motor.



El sello equaliza las presiones y previene la contaminacin del motor mediante la utilizacin

de:

- Sellos mecnicos.

- Un sistema laberntico.

- Sistema de bolsa de elastmero.

Sello Mecnico Crane

El sello absorbe el empuje generado por la bomba.



Partes del Sello



Seccin Sellante S-400 Modelo C3



Seccin Sellante S-400 Modelo B3



Motor Elctrico:

El motor electro sumergible es la siguiente parte mas importante de los equipos BES, el

diseo del motor es trifsico, de induccin, tipo jaula de ardilla y con dos polos. Es el

responsable del movimiento de la bomba.

Esta formado por rotores acoplados al eje, ubicados en los estatores y recubierto por una

carcaza de acero. Funciona a una velocidad entre 2333 y 4083 RPM a las frecuencias de 40

Hz y 70 Hz con excepcin de la placa del motor.

Un motor consiste en una carcaza de acero de bajo carbono y laminaciones de acero y bronce

presionadas por dentro. Las laminaciones de acero son alineadas con la seccin y las

laminaciones de bronce son alineadas con el cojinete de la camisa de bronce; son

ensamblados con el eje de acero de alto esfuerzo. El eje es hueco para permitir la circulacin

del aceite.

El motor se encuentra inmerso en aceite mineral, altamente refinado que provee alta

conductividad trmica, lubricacin de los cojinetes y elevada capacidad dielctrica.

Transfiere el calor generado en el motor a la carcaza y es absorbido por el fluido que pasa a

travs de la parte exterior.

Este calentamiento contribuye a la disminucin de la viscosidad de los fluidos, lo que

representa un beneficio especialmente en los pozos productores de crudo muy pesado ( - 12

API).

La longitud del motor es de aproximadamente 30 pies y se encuentra disponible para

potencias de 200 250 HP, mientras que un motor de conexin en serie, posee 100 pies de

longitud y alcanza 1020 HP. Estos estn constituidos por rotores usualmente de 12 a 18

pulgadas de longitud colocados sobre el eje, dentro de estatores montados dentro de la

carcaza del motor.



Las tres fases son canceladas en estrella (Wye), dentro del motor mismo para estabilizar un

punto neutral. Debido a la forma en que el motor est embobinado, la corriente AC trifsica

induce un campo magntico en el estator. La corriente es inducida en el rotor por el

movimiento del campo magntico en el estator. El campo magntico del rotor grama para

tratar de alcanzar el campo del estator. Si hay un eje conectado al rotor podemos obtener

trabajo til. Cuando decimos que el rotor tratara de alcanzar al campo del estator (el cual gira

a 3600 rpm con 60 Hz) pero nunca lo logra, la velocidad del rotor ser un poco menor y esta

diferencia se llama deslizamiento.

El deslizamiento es necesario para que un rotor gire a 3600 rpm y no se mover con respecto

al campo magntico del estator y no habra corriente inducida. El rendimiento cambia con la

carga, al igual con las bombas, los motores tienen sus curvas de rendimiento.



Motor Elctrico



- El motor electrosumergible es un motor de induccin bipolar trifsico el cual opera a una

velocidad tpica de 3.600 RPM.

- Los componentes del motor estn diseados para resistir temperaturas de 260C (500F).



- Una corriente alterna (AC) de tres fases crea campos magnticos que giran en el estator.

Estos campos magnticos inducen a los rotores y al eje a girar dentro del estator.



Partes del Motor



Componentes Bsicos de un Motor ESP



Sensor de Presin y Temperatura de Fondo:

El sensor de presin de fondo y temperatura (PSI), se acopla en la parte inferior del motor.

Posee circuitos que permiten enviar a travs del cable primario de alimentacin al motor,

seales a la superficie que son luego convertidas en seales de presin y temperatura. El PSI

no requiere cables especiales debido a que utiliza el cable de tierra del sistema para transmitir

las seales.

Este instrumento puede calibrarse automticamente en intervalos de 20 segundos, para resistir

a los cambios bruscos de las condiciones de fondo. Este es muy preciso, incluso para

presiones mayores de 5000 libras por pulgada cuadrada a temperaturas de 450F, condicin

bajo las cuales tendr una precisin de +/- 1.5% en la escala de presin +/- 0.67% en la escala

de temperatura.

Una caracterstica que vale la pena mencionar es que el variador de frecuencia podra ser

controlado por medio de la presin medida por el PS, es decir, la presin puede ser utilizada

como un parmetro de control.



Sensor de Presin y Temperatura de Fondo



Sensor de Fondo



Cable de Potencia y Cable Submarino:

El cable de potencia suministra el poder al motor y puede transmitir seales de presin y

temperatura hasta la superficie. Existen dos tipos: planos y redondos. Se encuentran

disponibles para resistir temperaturas de hasta 300F.

Consta de tres conductores de cobre o aluminio que pueden ser slidos o trenzados. Cada uno

se encuentra aislado con material apropiado (Etileno Propileno Dieno Monomero,

Kapton, Prolipropileno Etileno, Polietileno de alta densidad y otros). Adicionalmente

pueden estar envueltos con una malla protectora, luego el cable es reencaminado para la

proteccin qumica y acorazado con una armadura metlica. Este ltimo revestimiento de

acero, bronce o monel, ofrece a los conductores proteccin contra los fluidos corrosivos y

condiciones severas de fondo.

Algunos diseos poseen la opcin de una lnea de inyeccin, la cual puede ser incorporada

dentro del cable mismo. Esta puede ser utilizada para inyectar diluyentes en crudos muy

pesados.

El cable de potencia es el componente ms sensible del equipo BES. El xito o fracaso de la

operacin depende en gran medida de la seleccin, manejo e instalacin del cable sumergible.

La seleccin depende a su vez del amperaje, la cada del voltaje, la temperatura y del espacio

disponible entre el revestidor y el cuello de la tubera de produccin.

Debido a que el espacio entre el cuello de la tubera y el revestidor no es amplio se hace uso

de bandas o flejes que sujetan el cable a la tubera cada 15 pies, evitando posibles daos en el

cable causados por el roce entre ste y el revestidor.



Modelos de Cables Elctricos



Conector / Acople del Cable Elctrico al Motor

El Cable:

- Los fabricantes ofrecen una amplia gama de cables planos y redondos para unidades de

bombeo electrosumergibles.

- Dependiendo de la temperatura y condiciones del pozo, diferentes cables han sido

diseados para cada aplicacin.

- Los cables usan conductores de cobre slidos.

- El material aislante EPDM protege el cable cuando altas temperaturas estn presentes.

- Los cables Fluoro BarrierTM (Cable CEB) son usados en pozos con altas concentraciones

de gas, una barrera de Fluoropolymer protege al cable de la descompresin.

- La adicin de una barrera de plomo (Cable CEL) protege al cable contra la penetracin de

gases.



Cable

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

pigtails superiores o inferiores pueden ser empalmados para conexiones en packers o en

la cabeza del pozo.



EQUIPOS DE SUPERFICIE

Transformadores:

La funcin de estos equipos es transformar un voltaje primario a uno secundario de acuerdo

con las exigencias del sistema. Es posible en algunos casos de los equipos de superficie de un

sistema BES, utilizar uno o dos transformadores.

Los transformadores se clasifican en tres grupos:

- Transformadores convencionales de tres fases.

- Transformadores de una sola fase.

- Autotransformadores de tres fases.

Un transformador cambia el voltaje en una corriente alterna y se basa en el principio de

induccin electromagntica. En la figura siguiente, se muestra el principio de transformacin

de un transformador. Cuando un cable lleva una corriente alterna, el campo magntico se

mueve a la naturaleza alternante de la corriente. Si otro conductor se coloca de tal manera

que el campo magntico tambin lo cruza, se induce una corriente en este conductor

secundario.

El conductor al cual llega la corriente, normalmente se denomina primario. En la siguiente

figura se ilustra un transformador y se muestran los conductores primario y secundario.



Introduccin de Corriente al Secundario

Elementos Bsicos de un Transformador



Los transformadores se pueden usar para reducir o elevar la corriente. As por ejemplo, en

aquellos casos en el cual el conductor secundario posee un nmero mayor de espiras o vueltas

en el bobinado, el voltaje de salida del secundario es mayor que el del primario. De una

manera similar si el nmero de vueltas en el secundario es menor que en el primario, el

voltaje del secundario ser menor que el voltaje del primario. Esto se muestra en la siguiente

figura.

Transformador Aumenta Voltaje



Transformador Reduce Voltaje

Usualmente el ncleo de un transformadores es de hierro con dos bobinados de alambre de

cobre.

Si los dos bobinados poseen la misma cantidad de espiras el voltaje en el bobinado secundario

ser igual al del voltaje del bobinado primario.

Tomando en cuenta que la energa no puede ser ni creada ni destruida, la potencia en ambos

lados del ncleo de un transformador es prcticamente igual.

Algunos de los transformadores que se utilizan en los equipos de BES se seleccionan de tal

manera que permiten ajustar voltaje en el lado del secundario. Debido a que estos ajustes

ofrecen varias alternativas se les denominan transformadores de ajustes mltiples.



El autotransformador es usado con frecuencia en campos petroleros. Se diferencian de los

otros tipos por poseer un solo bobinado en lugar de dos o ms. Parte de este bobinado es

usado como primario y el resto como secundario con lo cual se logra subir o bajar el voltaje

del secundario. En la figura siguiente se muestra un esquema de un autotransformador.

Transformador

Auto-Transformador



Los transformadores desde el punto de vista de enfriamiento se clasifican en sumergidos en

aceite y unidades secas.

Los que usan como medio de enfriamiento aceite son los ms comunes. No obstante en

regiones donde se dificulta el uso de aceite como por ejemplo en plataformas costa afuera, se

utilizan los transformadores de tipo seco.

El clculo de la potencia de un transformador se realiza a travs de la siguiente ecuacin:

1000..73,1

1000..73,1 lpVplsVsKVA ==

Donde:

Vp y Vs son los voltajes primarios y secundario.

lp y ls son las corrientes expresadas en amperios de los conductores primarios y secundarios

del transformador.

Los transformadores de tres fases generalmente se construyen en un amplio rango de voltaje

primario y secundario, sin embargo donde los voltajes primarios son altos en algunos casos es

ms econmico usar un banco de tres transformadores de una sola fase para bajar el voltaje a

lo deseable.



Transformadores

La relacin de transformacin puede ser calculada directamente.

El voltaje primario ser:

Los transformadores pueden ser monofsicos o trifsicos. Un transformador monofsico

tpico tendr una apariencia como sta.



Normalmente cuando se usan transformadores monofsicos con electricidad trifsica, es

necesario utilizar tres transformadores individuales.

Es posible conectarlos en varias configuraciones.



Los transformadores son unidades sumergidas en aceite con auto enfriamiento. Son

diseados para transformar el voltaje primario de la lnea elctrica al voltaje requerido por el

motor correspondiente. Para efectos de diseos, la capacidad de carga se expresa en

kilovatios amperios (KVA), debido a los diferentes voltajes, a las condiciones en las cuales

funcionan y a la amplia flexibilidad de los mismos. La capacidad de carga puede ser

expresada de la siguiente manera:

KVA = 1.73 x Vs x Amp/1000

KVA: Kilovoltios o 1000 voltios Amp.

Vs: Voltaje primario.

Amp: Corriente del motor.

El transformador de potencia tpico recomendado para este tipo de sistema necesita convertir

la tensin de 24.000 voltios a aproximadamente 480 voltios.

Antes de su entrada al variador de frecuencia y un transformador, elevar a la salida para

aumentar el voltaje a los niveles requeridos por el motor de fondo.

Para ajustar el voltaje requerido por el motor de fondo, hay la posibilidad de realizar las

conexiones en triangulo/delfa o conexiones en estrella y colocando los TASS (Palancas o

Suiches de Conexiones) en las posiciones adecuadas.



Transformador de Corriente



Conexin WYE

Conexin WYE



Tablero de Control:

Constituye el comando de la instalacin, su funcin es la de proteger y controlar las

operaciones del pozo. Consta de interruptores para arranque y parada, botones, selectores de

voltaje, fusibles, ampermetros, luces de seales. Puede traer dispositivos especiales para

manejos intermitentes y control remoto.

Este equipo controla el funcionamiento del ensamblaje de fondo, desconectares de fusibles,

registradores de amperaje y reguladores para bombeo intermitente. Su fabricacin depende

del voltaje requerido en la superficie, amperaje del motor y potencia requerida.

Los tableros se clasifican en dos grupos:

Tableros convencionales.

Tableros con variador de frecuencia.

- Tableros Convencionales:

Estos tableros se fabrican en una amplia variedad de tamaos y poseen dispositivos de

proteccin para amperajes muy bajos o muy altos.

Adems contiene conectores de fusibles, registradores de amperaje y reguladores para

bombeo intermitente.

Cuando se utiliza un tablero convencional el motor se activa con una corriente alterna de 60

Hz o 50 Hz lo que genera una velocidad normal de rotacin de 3500 2970 rpm. Si se

modifica el voltaje se produce un cambio en el amperaje pero los KVA y los rpm se

mantienen constantes.



- Tableros con Variador de Frecuencia:

Estos se utilizan cuando se requiere operar el sistema de BES a diferentes velocidades. Este

tipo de equipo requiere de dos transformadores lo que lo diferencia de los tableros normales

en los cuales se utiliza un solo transformador.

La razn de usar dos transformadores es debido a que el variador de frecuencia usualmente

debe ser alimentado con un voltaje de 480 voltios, por lo tanto el primero de estos dos

transformadores permite transformar el voltaje disponible en la lnea al voltaje requerido por

la alimentacin del variador de frecuencia (480 voltios). El segundo transformador se utiliza

para transformar el voltaje de salida del variador de frecuencia (480 voltios) al voltaje

requerido por el motor de subsuelo.

La variacin de frecuencia es deseable que se realice en corriente pulsante directa. Para ello

el voltaje de alimentacin al variador de frecuencia se pasa a travs de rectificadores. Uan

vez efectuada la variacin de velocidad, el voltaje es convertido de una condicin de voltaje

directo y pulsante a una de voltaje alterno.

Las principales ventajas que se logran con un variador de frecuencia son las siguientes:

a.- Protege al equipo en el fondo del pozo de perturbaciones elctricas. El variador de

frecuencia es tan sensible que cualquier condicin de sobrecarga o de baja carga que se

origine en la fuente de alimentacin elctrica accionan dispositivos de proteccin que

detienen el funcionamiento del equipo y as se evitan daos al motor.

b.- El sistema permite arrancar los motores a baja velocidad. Esto reduce los esfuerzos en el

eje de la bomba y en los componentes del motor. Cuando se arranca el equipo la bomba

puede operar en un rango por debajo de su frecuencia nominal, lo que reduce el desgaste y los

efectos abrasivos. Adems en el motor disminuyen los efectos magnticos en el bobinado.



c.- Por ltimo el variador de frecuencia permite analizar el comportamiento en pozo y obtener

el ndice de productividad real del mismo.

Es importante notar que la nica forma de obtener una velocidad variable es modificando la

frecuencia de operacin y el voltaje suministrado al motor en forma proporcional.

Actualmente se dispone de varios tipos de variadores de frecuencia, entre ellos los ms

usados son los siguientes: variadores de 6, 12 24 pulsos (los de 6 pulsos son los

convencionales) y los variadores de ondas de pulsos modulados. Los variadores de velocidad

de 6 pulsos invierten la corriente alterna en una onda cuadrada de 6 pulsos.

Los variadores de onda de pulsos modulados invierten la corriente alterna en una onda de

pulsos variables y amplitud completa.

El variador de frecuencia cumple una funcin similar a la del tablero de control. Su

diferencia es que posee dispositivos que son capaces de suministrar frecuencias y voltajes

variables al motor. En lugar de limitarse a la frecuencia de lnea. La frecuencia puede ser

controlada desde la superficie. Debido a que la velocidad es directamente proporcional a la

frecuencia, al cambiar esta ltima se estar cambiando adems la velocidad del motor.

Otras de las ventajas de los variadores de frecuencia sobre el tablero de control son:

1.- Permite un arranque suave de los motores, a baja velocidad lo que reduce el esfuerzo

sobre el eje de la bomba y los componentes del motor. Luego el variador es ajustado a la

frecuencia de operacin. El tiempo en alcanzar esta frecuencia es controlado y lo establece el

operador.

Tpicamente un arranque estndar toma de segundo para alcanzar la velocidad nominal, un

variador puede retardar este tiempo hasta 7 segundos para alcanzar la velocidad nominal,

reduciendo la corriente de arranque y el torque transitorio.



2.- Protege el equipo de fondo de perturbaciones elctricas, por medio de dispositivos que

paran el funcionamiento del equipo, evitando daos en el motor.

Estos equipos pueden ser tiles en casos como:

- Produccin desconocida.

- Cambios en las condiciones del pozo en el tiempo.

- Mantener constante la presin de la bomba.

- Reducir los requerimientos de arranque.

- Para el manejo de crudos pesados en los que se desea un arranque suave.

Aunque el diseo cuando se utiliza un variador de frecuencia es mas complicado, no es muy

difcil de entender y realizar. Si se toma en cuenta algunas reglas, disear un BES podra

resultar muy sencillo.



Veamos cada seccin detalladamente.

Observemos en primer lugar la forma bsica de trabajar de un VSD.

Aplicaciones de los Variadores de Frecuencia





Aplicaciones de los Variadores de Frecuencia



Tablero o Variador de Frecuencia



Caja de Empalme:

Esta ubicada en la plataforma o rea del pozo a unos 2 3 pies del piso, idealmente debera

estar a unos 15 pies del cabezal del pozo.

La caja de venteo es necesaria para todas las aplicaciones de equipos electrosumergibles.

Esta caja cumple con las siguientes funciones:

1.- Permite ventear el gas que podra fluir hasta la superficie a travs del cable, evitando el

contacto entre este y el tablero de conmutadores lo que podra ocasionar una explosin.

2.- Sirve para conectar el cable que suple la energa al equipo de superficie con el cable de

conexin al motor, ventear a la atmsfera el gas que fluya a travs del cable, evitando que

llegue al panel, ya que esto ocasiona explosin debido a que es un sistema donde se puede

producir chispa con facilidad.



Caja de Venteo



Cabezal del Pozo:

El cabezal sustenta todo el equipo del fondo acoplado a la tubera de produccin. Permite el

paso del cable y sirve de elemento sellante alrededor de este y de la tubera de produccin.

Consiste en una pieza que cuelga y sella a la tubera del pozo y sella el cable de potencia.

Existen varios tipos de cabezales disponibles en el mercado y se selecciona dependiendo de

las caractersticas del pozo. Normalmente los sellos (aisladores) para la tubera y el cable,

estn fabricados de goma (caudcho), existen tipos para pozos de mayor presin hasta 3.000

PSI.

Cabezal Especial



Cabezal de Pozo



Estos cabezales se utilizan se utilizan para pozos con completacin simple o dual con bomba

electrosumergible.

Permiten la instalacin del colgador de tubing a travs de los preventores de surgencia y

tambin efectuar la prueba de todos los sellos. Pueden ser provistos con la preparacin

adecuada para la mayora de los conectores elctricos disponibles en el mercado.

Conjunto Cabeza de Pozo para Bombeo Electrosumergible



EQUIPOS ADICIONALES

Centralizador:

Los centralizadores se utilizan para centrar el motor y la bomba y para obtener refrigeracin

adecuada y, en algunos casos, tambin para prevenir daos en el cable. Al utilizar

centralizadores, debe asegurarse que estos no roten, o se muevan hacia arriba o abajo en la

tubera.

Cable Plano de Motor:

El cable plano de motor es, como su nombre lo indica, de configuracin plana y abarca el largo

de la seccin de la bomba y del sello debido a las limitaciones de espacio. Hay varios tipos de

cables planos de motor para las distintas aplicaciones.

Vlvulas de Retencin y Drenaje:

La vlvula de retencin se coloca dos o tres tubos por encima de la bomba. Se puede utilizar para

mantener la columna llena de fluido por encima de la bomba. Cuando se utiliza la vlvula de

retencin, tambin es necesario instalar una vlvula de drenaje por encima de la retencin, para

prevenir la sacada del equipo con la columna llena de fluido.

Protectores de Cables Planos:

Se usan para proteccin del cable plano a lo largo del equipo de bombeo. Las longitudes deben

ser por lo menos iguales a la medida de la bomba y sello, ms seis pies. En instalaciones de

tuberas revestidotas de 5 O.D., 20 libras y 6 5/8, 26 libras. Se omiten los protectores de

cable plano, debido a las limitaciones de espacio anular.



Niple Reproductor:

Se utiliza de acuerdo a la necesidad, para adaptar la cabeza de bomba o vlvula de drenaje a la

tubera de produccin.

Flejes:

Los flejes se utilizan para amarrar el cable de potencia a la tubera de produccin. La cantidad

normal es un fleje por cada intervalo de 15 pies seccin C.

Gua de Cable:

Colgada a unos 35 pies del suelo, ayuda a prevenir daos al cable y facilita el manejo del mismo.

Carretos:

Esto se utiliza para el envo de cables, como as tambin para el manejo en el pozo.

Soporte de Carretos:

Se usa como soporte de carreto para facilitar el embobinado.



PRINCIPALES FALLAS EN LOS EQUIPOS DE SUBSUELO

Las principales partes susceptibles a fallar la constituyen el Motor, la bomba, el Protector y el

Cable. Veamos las ms comunes.

Fallas en el Motor:

El motor por ser el eje principal del equipo electrosumergible constituye una de las partes ms

susceptibles a sufrir daos. Se pueden indicar entre las fallas ms frecuentes, lo siguiente:

a.- Excesiva carga de voltaje en el motor debido a:

- Mal diseo por una data pobre del pozo (bajo rendimiento).

- Desgaste de la bomba por deposicin de slidos en los impulsores.

- Voltaje no balanceado.

b.- Filtracin de los sellos del protector, permitiendo el paso de los fluidos del pozo al motor

provocando corto circuito. Esto puede ser ocasionado por:

- Vibraciones excesivas de la bomba debido al desgaste.

- Mal manejo durante el traslado al sitio o en la instalacin.

- Defectos no detectados en la fabricacin.

c.- Condiciones del pozo (baja productividad).

- Esto ocurre cuando el volumen de produccin no es suficiente como para enfriar el motor,

mediante el paso de fluidos a travs de l. La velocidad mnima recomendada del fluido

en el pozo es de 1.0 Pie/Seg.

- Cuando se coloca el motor por debajo de las perforaciones.



d.- Corrosin.

- El deterioro de la carcaza del motor debido a la corrosin produce huecos en este, lo cual

permite el aceite del motor est en contacto con los fluidos del pozo, ocasionando

perdidas de presin en el conjunto Motor Bomba Protector.

e.- Presencia de sucio o humedad en el tablero de control.

- Esto ocasiona fallas en los dispositivos elctricos, los cuales generan fallas en el motor

motivado a las fluctuaciones en el voltaje.

Fallas en la Bomba Electrosumergible:

Entre las razones mas frecuentes en la falla de bomba estn:

a.- Desgaste de las arandelas inferiores del impulsor cuando la bomba se encuentra operando en

condiciones de empuje hacia abajo corte bajo del pico de eficiencia. Por encima del pico de

eficiencia o en condiciones de empuje hacia arriba, ocurre el desgaste en las arandelas superiores.

b.- Desgaste de los acompaantes de la bomba por efectos abrasivos.

c.- Taponamiento de las etapas de la bomba por deposicin de escala o arena.

d.- Desgaste de las partes por excesivo tiempo de funcionamiento.

e.- Mal manejo de la bomba en el traslado o un mal montaje, esto puede provocar dobles en el

eje.

f.- Corrosin, por ambiente con presencia de H2S o CO2.



Falla en el Cable:

El cable puede sufrir daos irreversibles por mal manejo en la instalacin y corrida dentro del

pozo. En superficie, tambin puede ser un mal corte indebido para la conexin con el cable

plano. Al realizar este empate se debe tener sumo cuidado, pues en la bajada si los fluidos del

pozo se ponen en contacto con el conductor, puede generar corto circuito y quemar el motor.

Otra recomendacin que debe mencionarse es que en la bajada el cable debe mantenerse

centralizado y evitar el roce de este con el revestidor, lo cual reducir su vida til.

Excesiva carga de amperaje crea altas temperaturas en los conductores ocasionando roturas en el

material aislante.



EXITOS DEL BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE LECCIONES APRENDIDAS

BES Boscn y Urdaneta:

El xito obtenido en las aplicaciones de bombeo Electrosumergible en los campos Boscn y

Urdaneta, permiti eliminar el paradigma de evitar la aplicacin de BES en crudos pesados en

pozos profundos. A pesar de las recomendaciones del fabricante, las bombas se disearon para

operar sin yeccin de diluente gracias a que las simulaciones mostraron que la temperatura de

fondo sera mayor para los caudales esperados. Aunque el diseo propuesto fue con Bomba de

tipo compresin, accidentalmente se descubri que las bombas de tipo flotante mostraron mejor

desempeo. Esta aplicacin permiti obtener ganancias en produccin de hasta 300%.

Actualmente existen 166 BES en Urdaneta y 38 en Boscn (Chevron). El campo Urdaneta es un

buen ejemplo, la oportuna aplicacin y masificacin de la tecnologa, en la cual se aprovecho la

experiencia previa de Boscn, al extender el uso de BES a un rea de caractersticas similares en

menos de seis meses.

BES San Tom y Faja:

La primera experiencia fue en un pozo vertical estimulado por vapor (700 cp), donde se logr una

ganancia de 250% en produccin. Luego se realizaron instalaciones en pozos horizontales sin

inyeccin de diluente (700 cp) apoyados por la experiencia en BES del personal de Barinas,

logrando alcanzar hasta 3500 bpd. Se cuestion la validez de las leyes de afinidad y factores de

diseo, por lo que fue necesario encontrar factores de correccin que aplicaran al campo, para un

mejor dimensionamiento de equipos. Actualmente hay 86 BES instaladas en esta rea, del tipo

flotante con impulsores de flujo mixto, resistentes a la abrasin con separadores de gas rotativos.

Los separadores de gas y los variadores de frecuencia son imprescindibles para el adecuado

funcionamiento de la instalacin.



BES en Morichal Faja:

Las primeras experiencias fueron en pozos reperforados (re-entry), con inyeccin de diluente a

travs de cable elctrico con doble capilar de , sin vlvula check de fondo, para viscosidades

de fondo mayores a 2500 cp. Se obtuvo una ganancia de 200% en produccin, comparado con

BCP. Se comprob la necesidad de inyeccin de diluente en fondo y se desarroll una

metodologa de optimizacin del porcentaje de inyeccin, con el cual se ha logrado reducir desde

30% hasta 10% en algunos casos. Se ha determinado que el punto ptimo de inyeccin de

diluente debe ser el ms profundo posible y que se debe lograr la homogeneidad de la mezcla.

Existen 3 pozos en la UE de pesados y 10 en la UE Bitumen.

Manejadores de Gas:

Las pruebas realizadas en el CEPRO con crudos medianos (28 API) han permitido

incrementar la ventana de aplicacin de BES para porcentaje de gas libre a la entrada de la bomba

desde el 15% anterior hasta 50%. Como resultado se han realizado 16 instalaciones exitosas con

separador y manejador avanzado en el Lago de Maracaibo. Se estima para los prximos aos la

instalacin de 100 nuevos equipos.

Instalacin:

- La instalacin de este equipo, el cual es sumamente costoso y delicado, requiere de

personal calificado.

- Se debe tener cuidado durante la bajada de los equipos de fondo de no exceder una

velocidad de 8 tubos/hora, para evitar daos en el cable y los equipos.

- Se recomienda el uso de protectores de cables en pozos desviados, inclinados y/o

horizontales, as como en operaciones lacustres.

- En caso de aplicaciones con inyeccin de diluente con tubera, se debe utilizar

centralizadores protectores (grapas Lasalle).

- Se recomienda el uso de centralizadores de motores y bomba en pozos horizontales.



- Se recomienda el uso de cabezales con penetradores (seaboard) en pozos con alta presin

de operacin o de yacimientos sometidos a un proceso de recuperacin secundaria por

inyeccin de gas o vapor.

- Se recomienda el uso de sensores de fondo (presin de succin, temperatura de fluido y

motor y fuga de corriente) que utilicen el mismo cable de alimentacin del motor.

Arranque

Para el arranque de los sistemas BES, se debe tener en consideracin lo siguiente:

- El arranque debe ser mediante el uso de un variador de frecuencia, para evitar el impacto

del alto torque de arranque sobre los ejes de los equipos de fondo y disponer de mayor

flexibilidad en caso de variacin de los parmetros de operacin.

- En el caso de yacimientos o reas donde se conozca las caractersticas y produccin de los

yacimientos, que permita definir una tasa nica de operacin a lo largo del periodo de

operacin se puede considerar el uso de arrancadores directos (switchboard).

- El supervisor de operaciones de produccin debe estar durante las operaciones de

arranque.

- Durante el arranque se debe verificar el sentido de giro correcto.

- Se debe arrancar a la frecuencia mnima permisible que garantice la integridad del motor

(buen enfriamiento), para evitar que el equipo pueda llegar a trabajar en vaco en caso de

datos errados o dao del pozo. El ajuste de frecuencia debe realizarse una vez que se

alcancen condiciones estables de operacin.

- En el caso de pozos con produccin de arena, el tiempo antes del cambio de velocidad

debe ser mayor de 48 horas. Durante esta etapa se debe tomar prueba de produccin,

registro de presin y temperatura y cartas amperimtricas.

- Para pozos de crudo viscoso se recomienda iniciar la inyeccin de diluente en fondo al

menos dos horas antes del arranque.



Operacin y Mantenimiento:

- En la etapa inicial de produccin, los parmetros de frecuencia, amperaje, presin y

temperatura de fondo y superficie, debern ser registrados diariamente hasta alcanzar su

condicin ptima.

- Se requiere prueba de produccin y toma de muestras semanales para anlisis de corte de

agua, gravedad API y contenido de arena para su interpretacin por el ingeniero de

optimizacin. Este procedimiento deber repetirse cada vez que ocurra cambio en las

condiciones de operacin.

- Se recomienda minimizar el nmero de intentos de arranques en el variador de frecuencia

para evitar falla de motores por sobrecarga.

Diagnstico:

Para la realizacin del diagnstico de BES se deben obtener los siguientes parmetros: Histrico

de pruebas de produccin, muestras de fluidos, nivel de fluido, presiones de fondo y superficie,

presiones de revestidor, temperatura de fondo y superficie, factor de ajuste, comportamiento de

afluencia, tasa de inyeccin de diluentes, cartas amperimetricas, etc., para crear el modelo actual

del comportamiento del pozo y compararlo con el diseo realizdo (simulaciones), con el fin de

determinar la condicin operativa del pozo y emitir las recomendaciones pertinentes.

El diagnstico se debe repetir para cada cambio de los parmetros de operacin o cuando ocurra

desviacin en las medidas de produccin.

Optimizacin:

El proceso de optimizacin se realiza ejecutando recomendaciones orientadas a maximizar

produccin minimizando los costos de operacin. El seguimiento de la ejecucin y evaluacin de

las recomendaciones permitir el alcance de las condiciones ptimas oportunamente.



Software Recomendado:

Los programas recomendados para disear y optimizar son el Sub-Pump (para equipos REDA y

ESP), Autograph (para equipos Centrilift) y Wellflo (todos) distribuios pro Dwight y Centrilift y

EPS respectivamente.

Fortalezas:

- Alto know how en aplicaciones en crudo pesado-extrapesado.

- Las alianzas realizadas hasta ahora, han permitido una disponibilidad oportuna de equipos

y personal tcnico en el campo.

Oportunidades:

- Uso de manejadores de gas en pozos de alta produccin de gas.

- Aplicaciones en alta profundidad, alta presin y temperatura en norte de Monagas.

- Extender la aplicacin de BES en la corporacin en pozos de altos caudales.

- Alianzas corporativas de bajo costo y activa propiedad de terceros.

- Evaluacin y desarrollo de sistemas expertos BES.

- Aplicaciones electro bcp en pozos altamente desviados y horizontales.

- Incrementar la vida til promedio de los equipos de ondo (mayor de 2 aos).

Debilidades:

- Altos costos operacionales de alianzas.



Amenazas:

- Falta de personal especializado en la tecnologa para el reto futuro.

- Deficiente suministro elctrico en todas las reas.

- Alto costo de inicial (inversin), servicio y reparacin.

- Monopolio.

- Competencia con otros sistemas ms eficientes y menos costosos, en yacimiento sometido

a altas tasas, declinaciones.

- La posibilidad de producir altos caudales crea el peligro de daos al yacimiento sino se

controla la presin de fondo.

Ventajas:

- Posee capacidad para levantar altos volmenes de fluido.

- Disponible en varios tamaos.

- El sistema presenta centralizacin y automatizacin.

- Se puede aplicar tratamiento contra la corrosin y la formacin de escamas.

- Puede utilizarse para inyectar fluidos a la formacin a baja o alta presin.

- Es fcil la ilustracin del sensor de presiones en el fondo del pozo para realizar la

telemetra de presiones hasta la superficie por medio de cables.

- La inversin es relativamente baja en pozos de poca profundidad y alta tasa de

produccin.

- No crea problemas en localidades urbanas.

- Puede instalarse en pozos horizontales y desviados siempre y cuando sea en una seccin

recta de revestidor.

- Costos de levantamiento son bajos para volmenes apreciables de fluidos.

- Una reciente aplicacin de los BES es la de utilizar tubera continua. Esto permitira

instalar la unidad sin necesidad de taladro, reduciendo el tiempo de operacin y costos.

- Se aplica a instalaciones costa afuera.

- Asiendo uso de tuberas continuas, pueden ser instalados en zonas de difcil ascenso como

la selva o costa afuera.



- Puede manejar bajas concentraciones de arena.

- Las instalaciones de superficies son livianas.

- Cuenta con dispositivos de seguridad.

Desventajas:

- A grandes profundidades de los requerimientos de potencia del motor son excesivamente

altos.

- No se puede aplicar a completaciones mltiples.

- Solo es aplicable cuando se usa energa elctrica.

- Con el incremento de la profundidad se producen incrementos de la temperatura, lo que

puede afectar adversamente el motor y el cable de potencia. Adicionalmente, a

profundidades mayores se tendrn dimetros menores del revestidor, reduciendo el

espacio del paso del fluido y por ende, la capacidad de enfriamiento del motor.

- Se requieren altos voltajes (1000 V).

- El cable elctrico es el componente mas sensible del sistema BES y llega a ser el mas

costoso en pozos profundos o problemticos.

- Los cables se deterioran debido a las altas temperaturas.

- El equipo se ve afectado bajo condiciones de alta produccin gas y arena.

- No recomendables en pozos de alta relacin gas petrleo.

- No es rentable su instalacin en pozos con baja tasa de produccin.

- El cambio de equipo para la declinacin de la capacidad del pozo resulta costoso.

- El equipo presenta poca flexibilidad de bombeo bajo condiciones de fluido variable.

- El cable causa problemas en el manejo de la tubera.

- Cuando la bomba centrfuga maneja flujo viscoso requiere un incremento en la potencia,

para contrarrestar la reproduccin que se produce en la altura general, en la eficiencia de

la capacidad misma.

- La produccin de gas y slidos constituye un problema.

- El tablero elctrico debe estar ubicado a una distancia mnima de 50 pies con respecto a

pozo.



- Requiere de personal especializado de diferentes disciplinas.

- Requiere suministro de energa elctrica.

- Requiere de taladro para mantenimiento del equipo.

- Mayores perdidas de tiempo para corregir fallas en el equipo de subsuelo.

- El sistema tiene limitaciones de profundidad 10.000 pie. Esto se debe al costo de los

cables y a la capacidad para instalar suficiente potencia en el hueco del pozo (ello

depende del dimetro del revestidor).

Recomendaciones Operacionales y de Seguridad:

- Tomar todas las precauciones cuado tenga que operar el tablero de control.

- Nunca manipular la parte interna del tablero, estos equipos manejan alto voltaje, corriente

trifsico.

- Operar el sistema en los rangos establecido por el fabricante.

- Instalar la caja de venteo a una distancia como mnimo del tablero Panel de Control de

+/- 4 metros.

- Trabaje el sistema a una frecuencia fija.

- Verifique que todos los dispositivos de proteccin del tablero de control funcionen.

- No se coloque de frente a la vlvula o tablero que se esta manipulando.

- Utilizar los instrumentos adecuados para el rango de trabajo.

- Corregir cualquier filtracin de crudos o gas.

- Si observa cualquier anormalidad, presiones anormales o fuera de rangos, chispas, ruidos

fuertes extraos, golpes, sacudas, vibraciones fuertes, explosiones, filtraciones,

sobrecalentamiento, etc.

- Reportar y detener la unidad inmediatamente si esta anormalidad implica un riesgo

potencial de accidente.

- Durante la realizacin de la instalacin del equipo BES, se sugiere la revisin del equipo,

as como la supervisin del proceso de instalacin por parte del personal calificado.

- Supervisar la manipulacin al momento de la transportacin de los equipos para que se

realice de la forma correcta, ya que pueden ocasionar daos internos al equipo (dobles del

eje, agrietamiento en los cermicos de protector, etc).



- Realizar una evaluacin de las condiciones operativas de los pozos que tienen mas de un

ao funcionando y as poder establecer el estado de operabilidad del equipo (por ejemplo:

grado de severidad del esfuerzo axial descendente) y tomar las medidas correctivas

pertinentes a cada caso que se presente y preventivas con los equipos a instalar en el

futuro.

- Adiestrar al personal encargado de la supervisin de los equipos (VSD) de las plataformas

BES; en aspectos prioritarios sobre el manejo de estos equipos, tomar acciones correctivas

para que en el futuro la seleccin de los motores con respecto a las condiciones del

enfriamiento tengan una condicin que permitan mejorar esta situacin, as poder

aprovechar al mximo el rendimiento de los mismos. Una opcin al problema de

enfriamiento del motor para las prximas instalaciones podran ser la utilizacin de un

encamisado; para estos se debe consultar con las empresas suplidoras y evaluar las

alternativas que ofrecen al respecto.

- Se debe estar atentos a los parmetros de baja carga y sobre carga con los cuales quedan

operando los equipos despus de su arranque o cuando se realice algn ajuste de

frecuencia requerido.

- Elaborar un plan de mantenimiento menor a los equipos de superficie, que permitan

elaborar de forma coordinada trabajos de ajustes y reparaciones menores, tratando de que

el equipo no sea sacado de servicio o que por lo menos sea por el menor tiempo posible.

- Elaborar un manual de procedimientos bsicos para el manejo de BES, en el que se

especifiquen los procedimientos de las diferentes suplidoras de los equipos.

- Se debe solicitar un diagrama de instalacin adicional mas especfico, donde se detallen

claramente las profundidades de asentamiento de cada una de las partes del equipo

(bomba, motor, separador de gas, conexin del cable, etc.).

- En vista de lo delicado que es el cable de potencia y al realizar la bajada del equipo

electrosumergible es el mas propenso o sufrir daos que a posteriores ocasionan la

aparicin de problemas como puntos calientes que al final son seguros puntos de falla, se

recomienda la utilizacin de centralizadores, como medida para disminuir la frecuencia de

daos ocasionados al cable.



- Se recomienda el uso de bombas ms pequeas ya que en base a la experiencia obtenida

del campo se ha observado que la instalacin de equipos de gran tamao ha conllevado a

que el problema del esfuerzo axial descendente, se haga latente, impidiendo que le

porcentaje de rendimiento no sea lo suficientemente satisfactorio.

cap 4 bes

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