VARIADOR DE FRECUENCIA Y SENSOR DE FONDO
EN BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE.
Cesar Tonelli (Pan American Energy)
Heber Muñoz (Pan American Energy)
Marcelo Bruni (Pan American Energy)
Ricardo Teves (GE Oil & Gas)
Jornadas de Producción y Recuperación Secundaria – EOR
23 y 24 de Agosto 2012
Comodoro Rivadavia, Chubut
CONTENIDOS
Variador de Frecuencia. Funcionalidad
Tencnología utilizada
Sensor de Fondo. Funcionalidad
Tecnología utilizada
Variador de Frecuencia con Sensor de Fondo
Ejemplos de Aplicación en CD.
Arranque y parada suave del equipo BES.
Incrementos del fluido producido.
Ajusta la altura de elevación.
Trabaja en distintos modos de operación
Función de arranques severos.
Opera en altas frecuencias.
Variador de Frecuencia
Aplicación y Funcionalidad
Monitorea y ajusta parámetros a distancia
Opera a bajas frecuencias
Varia automáticamente las protecciones con la frecuencia.
Mejora el FP del conjunto
Rampa de arranque según la necesidad
Optimiza el consumo de energía.
Variador de Frecuencia
Aplicación y Funcionalidad (cont)
Variador de Frecuencia
Tecnología utilizada
En la mayoría de los pozos operados con VSD en Cerro Dragón,
se utiliza el modelo Vector VII, con controlador tecnología VSG
en gabinete NEMA3R.
Posee un sistema de comunicaciones integrado compatible con
lenguaje Modbus del yacimiento, con salida en puerto RS-232
RS-485. Puerto ethernet.
Sistema de back spin incorporado
Seccionadora de corte visible en gabinete de conexiones
Protección térmica segura
Refrigeración por circuito cerrado.
Tablero auxiliar para servicios.
Puerto USB
Variador de Frecuencia
Tecnología utilizada
Panel de operador - NEMA4
Pantalla de 6” visible hasta con luz solar directa.
Full Color – Display Gráfico Estándar.
Reloj de Tiempo Real.
Monitorea y muestra datos de Pozo y Variador.
Parámetros en Unidades de Ingeniería.
Contraseña de seguridad.
En unidades con controlador Apollo, se tiene la opción
de graficar el punto de operación de la bomba y
cálculo de caudal instantaneo.
Variadores de Frecuencia
Parque actual
CANTIDAD DE VSD INSTALADOS
PAE CD
121
184
198
220
99
175
143
0
50
100
150
200
250
feb-
06
abr-06
jun-
06
ago-
06
oct-06
dic-
06
feb-
07
abr-07
jun-
07
ago-
07
oct-07
dic-
07
feb-
08
abr-08
jun-
08
ago-
08
oct-08
dic-
08
feb-
09
abr-09
jun-
09
ago-
09
oct-09
dic-
09
feb-
10
abr-10
jun-
10
ago-
10
oct-10
dic-
10
feb-
11
abr-11
jun-
11
ago-
11
oct-11
dic-
11
feb-
12
abr-12
jun-
12
0,0
0,1
0,1
0,2
0,2
0,3
0,3
0,4
0,4
Prom/año Total VSD Inst. VSD / BES
240
0,33
Variadores de Frecuencia
Frecuencia de operación
Distribucion de Frecuencias CD
5 5 7 5 5 6 5 3 4 5 5 4 4 3 3 3 4 4 3 4 3 2 3 2 3 3 2 2 2 3 2 2 3 1 2 1 2 2 2 2 2 1 1 3 2 3 2 1 4 4 2 3 1 2
21
20 18
21
20 22
17
22
20 23 27
25
22
20
21
21 22
23
19
18
18
14
13
16
12 16
17
16 20
19
18 20 21
17 17
18
17 21
22
21 23
21
21 23 31
25
22
21 18 20
19
18
21
20
13 19
19
16
15 9
10 1
3
16 14 14
17
19
16
14
14 18 21
26 31
30
33
33
23
20 2
1
18 25 2
7
22
25 25
20
24
22 25
22 19
15
17
11
16 20 18 1
4
20
19
17 19 17
18 23 25
21
59
48 55
56
56
60
57 52
48
43 42
43 49
55
56 6
5
75 7
9 88
77
79 87 91
94
95
98
104 98 9
5
100
98
88
94
92
86
82
87
84
78 78
83 8
7
79 8
6 88 94
102
102 108
113
120 122 125
133
43
53 4
7
50
48
47
53 53
53
57
52 56 53
53 57
58
59
59
58
55 57 53 49
52
54 45 43
43 39
40
43
49 49
48
54
51 5
7
59
66 67 67 6
6
71
69
74 7
2 72
74
76 70 6
9
69 6
8 64
0
50
100
150
200
250
ene-
08
mar
-08
may
-08
jul-0
8
sep-0
8
nov-08
ene-
09
mar
-09
may
-09
jul-0
9
sep-0
9
nov-09
ene-
10
mar
-10
may
-10
jul-1
0
sep-1
0
nov-10
ene-
11
mar
-11
may
-11
jul-1
1
sep-1
1
nov-11
ene-
12
mar
-12
may
-12
Ca
nti
da
d d
e V
SD
<= 45 HZ 45 <>=49 HZ @ 50 HZ 51 <>=55 HZ > 55 HZ
Variadores de Frecuencia
Movimiento Interno
MOVIMIENTOS DE VSD - PAE CD
AÑO 2009-2012
0
5
10
15
20
25
30
ene-
09
mar
-09
may
-09
jul-09
sep-0
9
nov-
09
ene-
10
mar
-10
may
-10
jul-10
sep-1
0
nov-
10
ene-
11
mar
-11
may
-11
jul-11
sep-1
1
nov-
11
ene-
12
mar
-12
may
-12
Instalado Nuevo Movimiento desde otro pozo
Sensor de Fondo
Aplicaciones y Funcionalidad
A través del registro de los parámetros permite:
Mejorar la certidumbre sobre el estado de explotación del pozo y su potencial
Detectar con anticipación problemas operativos del equipo
Adquirir información que contribuya a reducir la frecuencia de intervenciones y fallas
Actuar preventivamente en la detección de pozos con fluido de tendencia incrustante
Facilita el ajuste del punto operativo de la bomba
Mejorar la toma de decisiones, ante variaciones en el reservorio
Sensor de Fondo
Tecnología utilizada
El sensor utilizado permite monitorear 3 variables: Presión de succión, Temperatura de
Motor y Temperatura de Pozo. Las variables usadas son las mínimas requeridas para
realizar un sensor económicamente viable.
Existe la posibilidad de un sensor con otras variables como opción, se agregan presión de
descarga, fuga de corriente de aislación y Caudal instantáneo cuando se usa Variador
Vector 7 con controlador Apollo.
Sensor de Fondo
Tecnología utilizada
Tecnología de Defensa y Aero-espacio
Circuitos integrado que cuestan 500% mas que la tecnología Militar y 1000% mas que la
industrial o comercial.
Opera a 200°C (392°F) permanentemente y hasta 300°C (572°F) por 1 año.
Desarrollo 100% Argentino y exclusivo para PAE.
Sensor de Fondo
Parque actual / Datos
Profundidad promedio Sensores en servicio, 2.186 metros.
Profundidad promedio Sensores sin transmitir, 2.288 metros.
Parque de Sensores
6
7
18
Instalados en Servicio Instalados con Sistema a Tierra
Instalados con Falla Sensor
Vida Promedio
293 Días
43 Días
Instalados en Servicio Instalados sin Transmitir
Sensor de Fondo
Fallas / Acciones
Fallas Detectadas
Puesta a tierra en algún componente del equipo BES (motor, Cable o empaque cabeza colgadora).
Rotura prematura de 6 sensores actualmente instalados, con placas fabricadas donde no se respetó procesos de manufactura especificados.
Acciones tomadas
En instalaciones con Sensor de Fondo se está priorizando la utilización de motores nuevos o con muy pocos días de uso, este mismo criterio se utiliza para el cable de potencia.
Actualmente se está trabajando con un nuevo proveedor local de Argentina.
El proveedor está trabajando en el desarrollo de un Sensor inmune a Puesta a Tierra
Variador de Frecuencia trabajando con Sensor de Fondo
Aplicaciones y Funcionalidad
El sensor registra P° y T°. Estos son transmitidos desde el fondo del pozo hacia la
superficie hacia el variador de frecuencia, que se encuentra comunicado con el
sistema Scada, donde se puede visualizar y graficar esta información y todos los
parámetros eléctricos del equipo.
Los equipos configurados en modo Presión, permiten modular la frecuencia en forma
automática para asegurar una presión de fluencia dinámica y lograr mantener el
equipo en las condiciones de producción determinadas.
En forma remota se puede cambiar los distintos modos de operación y ajustar
parámetros y los set points de trabajo (Presión de fondo, Frecuencia de trabajo, etc.)
Inicialmente se operó en modo frecuencia hasta determinar su presión mínima de trabajo.
Posteriormente en modo presión, garantizando su continuidad operativa.
Ejemplos de Aplicación CD
Cambio de modo frecuencia
a modo presión
Ejemplos de Aplicación CD
Se observa la variación de la frecuencia máxima de seteo, debido a la buena respuesta del reservorio, y
potencia disponible también (BES operando siempre en modo control de presión).
Cambios de seteo en la
máxima frecuencia
Ejemplos de Aplicación CD
BES operando en modo control de presión, y luego de un paro, varía la frecuencia dentro de los límites
determinados hasta estabilizarse en función del valor de presión establecido.
Paro de la Bomba
Electro Sumergible
Ejemplos de Aplicación CD
PR-1024, es un caso
típico de pozo
estabilizado.
Se mantienen la
frecuencia de trabajo
y la presión de
sumergencia.
PCD-1039, en
cambio, el VSD va
modificando la
frecuencia para
mantener la presión
de sumergencia.
PR-1024I
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
30/0
3/20
12
31/0
3/20
12
01/0
4/20
12
02/0
4/20
12
03/0
4/20
12
04/0
4/20
12
05/0
4/20
12
06/0
4/20
12
07/0
4/20
12
08/0
4/20
12
09/0
4/20
12
10/0
4/20
12
11/0
4/20
12
12/0
4/20
12
13/0
4/20
12
14/0
4/20
12
15/0
4/20
12
16/0
4/20
12
17/0
4/20
12
18/0
4/20
12
18/0
4/20
12
19/0
4/20
12
20/0
4/20
12
21/0
4/20
12
22/0
4/20
12
23/0
4/20
12
24/0
4/20
12
25/0
4/20
12
26/0
4/20
12
27/0
4/20
12
28/0
4/20
12
29/0
4/20
12
30/0
4/20
12
01/0
5/20
12
02/0
5/20
12
03/0
5/20
12
04/0
5/20
12
Fecha
Pres
. Suc
ción
(PSI
) y T
em. F
ondo
(°C)
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Frec
uenc
ia O
p. (H
z)
Pres. Succión (PSI) Temp. Fondo (°C) Frecuencia (Hz)PCDxp-1039
100
170
240
310
380
450
520
590
660
30/0
3/20
14
31/0
3/20
14
01/0
4/20
14
02/0
4/20
14
03/0
4/20
14
04/0
4/20
14
05/0
4/20
14
06/0
4/20
14
07/0
4/20
14
08/0
4/20
14
09/0
4/20
14
10/0
4/20
14
11/0
4/20
14
12/0
4/20
14
13/0
4/20
14
14/0
4/20
14
15/0
4/20
14
16/0
4/20
14
16/0
4/20
14
17/0
4/20
14
18/0
4/20
14
19/0
4/20
14
20/0
4/20
14
21/0
4/20
14
22/0
4/20
14
23/0
4/20
14
24/0
4/20
14
25/0
4/20
14
26/0
4/20
14
27/0
4/20
14
28/0
4/20
14
29/0
4/20
14
30/0
4/20
14
01/0
5/20
14
02/0
5/20
14
03/0
5/20
14
04/0
5/20
14
Fecha
Pres
. Suc
ción
(PSI
) y T
em. F
ondo
(°C)
45
47
49
51
53
55
57
59
Frec
uenc
ia O
p. (H
z)
Pres. Succión (PSI) Temp. Fondo (°C) Frecuencia (Hz) Lineal (Frecuencia (Hz))
Frecuencia
estabilizada
Tendencia en la
frecuencia
Ejemplos de Aplicación CD
Se repara pozo inyector en PCD-804, aumentando caudal de inyección.
Se observa en el sensor BES el aumento en la presión de fondo. Luego se aumentó la frecuencia, en
consecuencia caudal, y se reestablecen el valor de sumergencia.
PCD-869
0
50
100
150
200
250
06/06/2011 26/07/2011 14/09/2011 03/11/2011 23/12/2011 11/02/2012 01/04/2012 21/05/2012 10/07/2012 29/08/2012
0
200
400
600
800
1000
1200
Hz Temp 2(°C) Bruta (m3/día) Presión de fondo (psi) Sumerg (psi) Sonolog
Comienza influencia del
inyector
Ejemplos de Aplicación CD
Se colocó BM, PCP y por último BES con sensor de fondo.
La idea era producir el pozo con alta sumergencia hasta depletar el gas, para evitar el bloqueo de la bomba.
PCD-1004
0
30
60
90
120
150
180
06/06/2011 26/07/2011 14/09/2011 03/11/2011 23/12/2011 11/02/2012 01/04/2012 21/05/2012 10/07/2012 29/08/2012
500
700
900
1100
1300
1500
Hz Temp 2(°C) Bruta (m3/día) Presión de fondo (psi) Sumerg (psi) Sonolog