diapositiva bomba

8/19/2019 Diapositiva Bomba

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República Bolivariana De Venezuela

Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica

De La Fuerza Armada Bolivariana

Núcleo Anzoátegui-Ambiente Pariaguán

BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

Profesor: Bachilleres:

Ing. Alberto Rodríguez Alvarez Yesica

Flores Isamar

Gamez Luis

Carrera: Ing. de Petróleo Guaramata Jesus

Semestre VII Navas Luis

Sección “A” Rodríguez Johana

Romero Elianny

Pariaguán, Marzo 2015


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Bombeo Electrosumergible

El sistema de bombeo Electrosumergible (B.E.S)es un sistema de levantamiento artificial que

emplea la energía eléctrica convertida enenergía mecánica para levantar una columnade fluido aportados por el yacimiento desdeel fondo del pozo hasta la estación de flujoa una determinada presión.

• Capacidad de manejar grandes volúmenes

de crudo, desde 150 hasta 100.000 (BPD).

• Profundidades hasta de 4572 mts.

• Controlar y la producción dentro de los

límites del pozo.• Indicación continúa de las condiciones de

presión y temperatura en el pozo


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La técnica para diseñar las instalaciones de BombeoElectrosumergible consiste en: seleccionar una bomba que cumpla los

requerimientos de la producción deseada, de asegurar el incremento depresión para levantar los fluidos, desde el pozo hasta la estación, yescoger un motor capaz de mantener la capacidad de levantamiento yla eficiencia del bombeo.

Este método es aplicado generalmente cuando se presentan los

siguientes casos:• Alto índice de productividad.

• Baja presión de fondo.

• Alta relación agua – petróleo.

• Baja relación gas – líquido.


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• El conjunto de equipos de subsuelo se encuentraconstituido por la bomba centrifuga, el separador de gas,

protector y el motor eléctrico. Entre los cables tenemos: elcable conductor eléctrico, el cable de conexión al motor y elsensor de fondo.

• Los equipos de supercie están conformados por el cabealde descarga, el !ariador de frecuencia, la caja de !enteo y

por el conjunto de transformadores. Entre los componentesde accesorios se pueden listar la !ál!ula de drenaje, la!ál!ula de !enteo, los soportes en el cabeal, loscentraliadores y las bandas de cable.


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Pasos para el Diseño de un Equipo de Bombeo Electrosumergible

Los pasos a seguir para la realización del diseño son los siguientes:

1.Estimar la capacidad de aporte de fluidos de la arena productora:

Calcular la IPR con base en la prueba de producción del pozo, presiónestática y la presión de burbujeo y determinar la oferta de la arenaproductora.

-Para yacimientos subsaturados se puede usar la siguiente ecuación:

q= j (Py- Pwf)

-Para yacimientos saturados la IPR se puede calcular:

q/qmax =1-0,2(Pwf/Pf)-0,8(Pwf/Pf)

Estimar el caudal máxima permisible de producción, de acuerdo a laIPR y considerando la caída de presión en la completación y futurosproblemas de conificación de agua y/o gas y arenamiento.

Seleccionar el caudal de diseño (bpd) y su respectiva presión de fondofluyente (Lpca).


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2.- Determinar el Nivel Dinámico de Líquido (pies).

- Estimar el gradiente de la Mezcla (Gm).

Gm = 0.433 * γm (lpc/pie)

γm = γo*fo + γw*fw

Donde:

γm: Gravedad específica de la mezcla

γo: Gravedad específica del petróleoγw: Gravedad específica del agua.

fw: Corte de Agua

fo : Corte de Petróleo = 1-fw


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2.- Determinar el Nivel Dinámico de Líquido (pies).

-Estimar la altura de la mezcla (pies). Nivel Estático

hm = Pwf/Gm (pies)

-Estimar el Nivel dinámico (pies).

Nivel Dinámico = Profundidad total del pozo – Altura de la mezcla(hm).

3.- Determinar la Profundidad de asentamiento de la bomba (pies).

Prof. Asentamiento = Nivel Dinámico + hd (sumergencia)∆

Donde hd depende del criterio de diseño. Se recomienda una∆sumergencia de 700 a 1000 pies de profundidad. Esto es relativoconsiderando que la bomba se debe colocar a la profundidad donde lafracción de gas a su entrada sea mínima.


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4.- Estimar la Presión y Temperatura a la entrada de la bomba

-Asumiendo variación lineal, el gradiente dinámico se puede obtener:

Gtd = [Tfondo-Tsuperf]/profundidad

-La temperatura a la entrada de la bomba a profundidad se determina:

Tentrada = Tfondo – Gtd * (Prof. Total – Prof. Asentamiento de labomba)

-Estimar la presión en la entrada de la bomba a profundidad

Pentrada = 0.433 * γm * hd∆


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5.- Determine las propiedades PVT de los fluidos a condiciones de la

entrada de la bomba

-Calcular Pb, Rs, βo, βw, βg, Z

Pb = DatoRs = Ecuación de Standing.Bo = Ecuación de StandingBw = Se asume 1.

Bg = (0.00503*Z*T(°R)) / P (Lpca)

Donde


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6.- Determine la fracción de gas en la entrada de la bomba

λg = [(1-fw).(RGP-Rs)-fw.Rsw].Bg / fw.Bw+(1-fw).Bo+[RGP-Rs).(1-fw)-fw.Rsw.Bg]

7.- Comparar la fracción de gas a la entrada de la bomba

-Siλg > o igual a 7%incremente la profundidad de asentamiento de la bomba en 100 pies y repita los pasos 4 a 6.

- Siλg > a 7%y se ha alcanzado la profundidad límite de asentamientode la bomba, se recomienda colocar un separador para reducir la

fracción de gas a la entrada de la bomba. Se debe considerar lainstalación de un separador de eficiencia 90%.

- Siλg < a 7%y áún no se ha alcanzado la profundidad total del pozo, esde su interes considerar repetir los pasos hasta lograr 0% de gas libre.


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8.- Calcular la tasa total de fluido a la entrada de la bomba

qt = ql*{fw*Bw + (1-fw)*Bo + [(1-fw)*(RGP-Rs) – fw*Rsw]*Bg}

Si se considera la colocación de un separador se debe tomar en cuentalo siguiente:

RGPnueva = (1-0.01*Eficiencia)*(RGP-Rs)+Rs

RGLnueva = RGPnueva*fo


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9.- Carga dinámica total ( TDH):La carga dinámica total en el sistema

BES está dado por la suma del nivel de fluido dinámico mas la pérdidade fricción de la tubería mas la presión de descarga (Presión deltubing)

TDH = Nivel dinámico (ND) + Fricción del tubing (Ft) + Presión dedescarga ( Pd)

Donde

Pd = [Pwh]/Gm

Ft: Gráfico de William y Hazen


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• Selección de la Bomba:La selección de la bomba esta basada en elcaudal que podrá aportar el pozo para una determinada cargadinámica y según las restricciones del tamaño del casing..

La bomba seleccionada deberá ser aquella en el que el caudal teórico aextraer se encuentre entre los límites óptimos de trabajo de la misma ycerca de la máxima eficiencia. En caso de tener dos o mas bombas cercade la máxima eficiencia, la selección final se basará en:1) Comparación de Precios.2) Potencia requerida (de la cual depende el consumo y el precio delmotor).

Una vez seleccionada la bomba, se pueden observar tres curvascaracterísticas correspondientes al comportamiento de una etapa de

la bomba:

1)BHP(Pump Only Load): Potencia consumida por la etapa (Rojo)2)Head Capacity: Capacidad de Elevación (Azul)3)Eficiencia (Pump Only Efficiency)]: (Verde)


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Curva de Comportamiento de una Bomba


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A partir del gráfico podemos determinar la capacidad de elevación

de la etapa(Con el caudal cortamos la curva de la Head Capacity yleemos el valor en la parte izquierda del gráfico). Como en cualquiercurva característica de bombas centrífugas se puede observar comovaría el caudal en función de la altura de elevación (es decir respecto ala contrapresión que actúa sobre la etapa.

Siguiendo el mismo procedimiento podemos determinar lapotencia consumida por una etapa (Con el caudal cortamos la líneacorrespondiente al BHP (pump only load) y leemos el primer valorde la parte derecha del gráfico).


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•Dimensiones de la Bomba

Una vez calculada la capacidad de elevación de una etapa y sabiendoque la bomba deberá vencer una presión (TDH) de columna de líquido,podemos determinar el N° de Etapas que necesitaremos:

Para calcular el número de etapas requeridas , se divide la cargadinámica total entre el levantamiento en pies que tiene cada etapa.

Número de etapas = Carga Dinámica Total / Levantamiento de cadaetapa

Después que se ha calculado el máximo número de etapas, se procede

a calcular los HP requeridos para el total de etapas:

HP totales = HP-Etapa x N° Etapas x γm.


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• Selección del Motor (Cálculo de Potencia)

Existe una gran variedad de motores en el mercado, y si bien laselección básica se realiza a través de la potencia requerida, intervienenen la misma el rango de voltaje, la frecuencia, la profundidad(temperatura), aplicaciones especiales para ambientes corrosivos, etc.

La potencia requerida por el motor se calcula multiplicando la potenciaconsumida por una etapa (calculada anteriormente con la curva) por elN° de Etapas.

Hp requeridos = HP-etapa x N° Etapas

Con este valor vemos en la tabla de selección de motor a 60 Hz yseleccionamos el(los) motor(es) necesarios para el diseño.


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•Selección del Cable

El tamaño adecuado del cable depende de los factores combinados decaída de tensión, amperaje y espacio disponible entre los acoples detubería de producción y la tubería de revestimiento.

Remítase a la curva de caída de Tensión del Cable. De acuerdo con el

amperaje del motor seleccionado y la temperatura dada de fondo depozo, se recomienda la selección de un tamaño del cable que dé unacaída de tensión de menos de 30 voltios por 1.000 pies.

El Voltaje por cada mil pies debe ser corregido por temperatura,mediante la tabla de corrección.


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• Selección del Tablero y Transformador.

Para determinar el voltaje total necesario debemos considerar ademásla caída del voltaje en el cable.

Por la tabla anterior obtenemos para los amperios del motor, la caída devoltaje.

Si consideramos la profundidad a la cual será instalado el equipo:

Voltaje en el cable = Prof. Instalación x Caída de voltaje

Entonces el voltaje requerido en superficie es:

Voltaje total = 2x voltaje del motor + voltaje en el cable

KVA = (volts x amp x 1.732)/1000


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Ejercicio Ejercicio:

Para el Diseño de sistema de Bombeo Electro Sumergible se tienen lassiguientes condiciones:

Tfondo = 300 ºF yo = 0,9 Rs = 57 pcn/ bnTsup = 60 ºF fw = 0,32 RGP = 200 pcn / bnyg = 0,8 Bo = 2,19 by/bn Bg = 0,0078 bls / pcn

Z = 0,94 Rsw = 12 bls /pcn Ef sep = 90 %

Bomba GN1600 – Series 540

Del análisis nodal se tiene que :

Pws = 2500 lpcPb = 2000 lpcQb = 500 bpdQmax = 1200 bpdPwh = 150 lpc

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