UNIDAD 4 BOMBEO ELECTROCENTRIFUGO
PRINCIPIO DE OPERACION El sistema de bombeo electrocentrifugo es un sistema de levantamiento artificial que emplea la energía eléctrica convertida en energía mecánica para levantar mediante la rotación centrifuga de una bomba una columna de fluido desde un nivel determinado hasta la superficie, descargándolo a una determinada presión. El motor que da la potencia a la bomba esta dentro del pozo y la corriente eléctrica proviene de la superficie Equipos de Superficie Equipos de Subsuelo Cable
PRINCIPIO DE OPERACION El sistema de bombeo electrocentrifugo es un sistema de levantamiento artificial que emplea la energía eléctrica convertida en energía mecánica para levantar mediante la rotación centrifuga de una bomba una columna de fluido desde un nivel determinado hasta la superficie, descargándolo a una determinada presión. El motor que da la potencia a la bomba esta dentro del pozo y la corriente eléctrica proviene de la superficie Equipos de Superficie Equipos de Subsuelo Cable
EQUIPO SUPERFICIAL
Variable Speed Speed Driver Driver (VSD) está constituido por: Un conversor AC/DC Un inductor Un capacitor Puente trifásico de semiconductores del tipo IGBT 13.8 kV
480 V
CAJA DE VENTEO
Es la caja de conexiones del sistema. Permite conectar el cable de energía del equipo de superficie con el cable de conexión del motor Cumple con tres funciones importantes: 1.
Proveer un punto de conexión entre el bobinado secundario del transformador elevador multi-taps y el cable eléctrico de potencia proveniente del fondo del pozo.
2.
Ventea a la atmósfera cualquier gas que se encuentre en la armadura de protección del cable eléctrico de potencia que proviene del pozo.
3.
Facilita puntos de prueba accesibles para realizar mediciones eléctricas del equipo de fondo
TABLERO DE CONTROL
Es el componente desde el que se controla la operación del aparejo de producción en el fondo del pozo Puede ser sumamente sencillo y contener únicamente un botón de arranque y un fusible de protección por sobre carga Puede contener fusibles de desconexión por sobrecarga y baja carga, mecanismos de relojería para restablecimiento automático y operación intermitente, luces indicadores de la causa de paro, amperímetro, y otros dispositivos para control remoto Los tipos de tablero existentes son electromecánicos o bien totalmente transistorizados y compactos
BEC
EQUIPO DE SUBSUELO
QUE MIDE EL SENSOR DE FONDO Y PARA QUE SIRVEN ESOS DATOS
CARACTERISTICAS ELECTRICAS DE LOS MOTORES DE BEC O BES
CONVENCIONAL Y EL DE TRES CÁMARAS AISLANTES.
CONVENCIONAL Y CENTRIFUGO
MULTIPLES ETAPAS
B omba Centrífug a Sumergi ble Le da a los fluidos del pozo, el incremento de presión necesario para llegar a la superficie con el gasto requerido y presión suficiente en la cabeza del p ozo. Son de múltiples etapas (Figura 6), y cada etapa consiste de un impulsor giratorio(energía cinetica, masa y velocidad) y un difusor estacionario.(energía potencial(Altura de elevación o cabeza)) El tamaño de etapa que se use determina el volumen de fluido que va a producirse, la carga o presión que la bomba genera depende, del número de etapas y de este número depende la potencia requerida.
Las etapas a su vez pueden clasificarse, dependiendo de la geometría del pasaje de fluido, en dos tipos: *Flujo Mixto *Flujo Radial Otra clasificación de los diferentes tipos de bombas se realiza según la SERIE de las mismas. A la vez, la serie esta directamente relacionada con el diámetro de la bomba, por ejemplo "A"; "D"; "G"; "H"; Etc.
CARTAS AMPERIMETRICAS
CARTAS AMPERIMETRICAS •
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La carta amperimétrica registra el amperaje del motor electro sumergible, es una de las herramientas más valiosas que sirve para realizar el monitoreo de operación de los pozos. Esta carta amperimétrica permite al operador detectar rápidamente cambios en el comportamiento normal del pozo, lo cual puede ser un indicio de problemas operacionales a futuro.
Un análisis riguroso y apropiado realizado a tiempo provee información importante que permite detectar y corregir problemas operacionales menores antes de que se conviertan en costos mayores.
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Si la carta es usada correctamente (chequeada cada día) esta puede alertar sobre cambios en los parámetros del pozo reflejando las alteraciones y desbalances que se presentan en la interacción entre el equipo de fondo y el pozo, tales como caída de la presión fluyente, aumento de temperatura, disminución de caudal, entre otros y esto nos permite efectuar acciones correctivas sin necesidad de sacar el equipo del pozo.
Para el análisis de cartas amperimétricas, asumiremos la operación de un motor con una corriente de placa de 40 Amperios, cargado a 100% de su capacidad. Para este equipo se han ajustado los valores de sobrecarga a 46 Amperios (115% del valor de placa) y el de bajacarga a 32 Amperios (80% de la corriente de operación).
EJEMPLOS DE LECTURAS DE CARTAS AMPERIMETRICAS
Operación normal del motor Fluctuación de potencia/energía Bloqueo por gas en la bomba Descarga de Fluido de Control Bajo nivel de fluido - Variaciones del IP (Indice de Producción) Excesos de Ciclos de Operación. Gas libre en la Bomba. Apagado inmediato por baja carga. Condiciones de sobrecarga normal (amperaje) Excesivos intentos de arranque Manejo de Sólidos Emulsiones o cargas en Superficie. Condiciones de carga erráticas
CARTAS AMPERIMETRICAS OPERACIÓN NORMAL Esta es una carta típica de amperaje. Sabemos que la unidad de subsuelo esta operando correctamente y consumiendo los 40 amperios de placa. (Hemos tomado medidas de alta con un amperimetro a la salida del Xmer). Esta es una carta de amperaje normal. Tiene el pico de arranque seguido de una línea suave y simétrica a 40 amperios. Esto representa una condición ideal.
CARTAS AMPERIMETRICAS FLUCTUACIONES DE ENERGÍA Picos periódicos que cruzan trayecto normal de operación.
el
La causa más común, son cargas periódicas del sistema que pueden ser consecuencia de descargas eléctricas cayendo, fluctuaciones en la fuente primaria, o encendido de otros elementos conectados a la misma fuente
CARTAS AMPERIMETRICAS BLOQUEO POR GAS Como se puede observar en la carta, luego del arranque y a medida que el nivel dinámico del pozo baja hasta estabilizarse, se produce la liberación de gas en el fondo y comienza a ingresar a la bomba(amperaje errático). El ingreso de gas en la bomba produce un bloqueo de la misma, diminuyendo bruscamente la corriente consumida y provocando el paro.
CA RT AS AMPERIM ETRICAS DESCARGA DE FLUIDO DE CONTROL Se está descargando fluido de control. La alta gravedad de este Fluido lleva a un incremento de corriente mientras este es desplazado completamente. Se debe ajustar el setting de sobrecarga por encima del 115 % mientras se desplaza, y arrancar a una frecuencia menor de la de operación.
CARTAS AMPERIMETRICAS BAJO NIVEL DE FLUIDO (CASO I) Este es un caso donde la bomba opera a una rata mayor que el aporte del pozo. Se reduce el nivel de fluido y el gas comienza a separarse llegando a un bloqueo por gas. Las posibles soluciones son: Recircular fluido, profundizar la bomba, rediseñar la bomba u operar el equipo a menor frecuencia.
CARTAS AMPERIMETRICAS BAJO NIVEL DE FLUIDO (CASO II) Este es un caso similar al anterior, pero sin presencia de gas. Simplemente el nivel de fluido cae y se presenta un descenso en la corriente de operación. El pozo no alcanza a llenar el anular para cargar la bomba, y el intento de arranque es fallido. El sistema es muy grande para la aplicación y debe ser rediseñado o el pozo estimulado.
CARTAS AMPERIMETRICAS EXCESOS DE CICLOS DE OPERACION . En este caso se presentan varios ciclos de operación de muy corta duración. Puede ser causado por el uso de un motor demasiado grande, taponamiento de la tubería, válvulas cerradas o fugas en el tubing. Esta situación es muy perjudicial para el equipo, y debe ser corregida inmediatamente.
CARTAS AMPERIMETRICAS equM ipoB eA operando cerca de GAS LIBRE EN LA EBl O stá
los niveles de diseño, pero con presencia de gas dentro de la bomba, o en ocasiones por la producción de fluidos emulsificados. Este fenómeno representa también una disminución en la producción en superficie
CARTAS AMPERIMETRICAS FALLA EN APAGADO POR LaB A J dAad Cbo AmR Ga A uni be fluido al pozo hasta el punto en que no hay fluido para producir, pero el equipo continua funcionando sin carga hasta que se genera suficiente calor para quemar el motor y se activa la alarma de sobrecarga. Este es un caso donde la alarma de bajacarga fue ajustada a un valor muy bajo.
CAR TAS AM PE RI ME TR IC AS SOBRE CARGA Incremento en la gravedad del fluido o en la viscosidad. (Formación de emulsiones) Producción de arena. Problemas eléctricos o mecánicos en el equipo de subsuelo o de superficie. Hasta que la causa de la sobrecarga no haya sido determinada, non se debe intentar arrancar el equipo.
CARTAS AMP ER IM ETR ICA S MANEJO DE SÓLIDOS Partículas sólidas que ingresan a la bomba (scale, arena, lodo, etc). El pozo debe ser limpiado siempre para remover los materiales extraños antes de arrancar la bomba. Es recomendable inicialmente producir el pozo a una rata baja, para crear el drawdown suavemente.
CARTAS AMPERIMETRICAS EXCESIVOS INTENTOS DE ARRANQUE Cuando se presenta parada por sobrecarga, no se debe intentar rearrancar hasta descubrir y dar solución a las causas. Estos rearranques pueden llegar a destruir piezas del equipo que aún están en buen estado.
CARTAS AMPERIMETRICAS EMULSIONES O CARGAS EN SUPERFICIE Una posible causa en la formación
de emulsiones dentro de la bomba, que son desalojadas periodicamente. Disminución en el voltaje de superficie debido a otros equipos conectados a la misma línea, que se encuentran en un ciclo de encendido y apagado o máximo y mínimo. Defecto en el sistema de control del generador
REGISTRADORES
AMPERIMETRO REGISTRADOR: Se utiliza en el diagnostico de instalaciones de BES a través de la carta amperimétrica, para observar o predecir anomalias. Presenta un continuo registro del amperaje ha sido extraido por el motor. el registrador es utilizado ya que refleja las condiciones del bombeo, reportando tanto la operación normal como cualquier problema.
