El sistema de bombeo electrosumergible (B.E.S) es un sistema de levantamiento artificial que emplea la energía eléctrica convertida en energía mecánica para levantar una columna de fluido desde un nivel determinado hasta la superficie, descargándolo a una determinada presión.
Como en todos los casos cuando se desea diseñar un sistema de levantamiento artificial, es recomendable recordar :“No siempre lo más barato es lo mas conveniente”
“No siempre la más costosa es la mejor solución”
El bombeo electrosumergible ha probado ser un sistema artificial de producción eficiente y económico. En la industria petrolera, comparativamente con otros sistemas artificiales de producción tiene ventajas y desventajas, debido a que por diversas razones no siempre puede resultar el mejor, es decir un pozo candidato a producir artificialmente con bombeo electrosumergible, debe reunir características que no afecten su funcionamiento como las altas relaciones gas/aceite, las altas temperaturas, la presencia de arena en los fluidos producidos, que son factores con influencias indeseables sobre la eficiencia del aparejo.
Entre las características del sistema están su capacidad de producir volúmenes considerables de fluido desde diferentes profundidades, bajo una amplia variedad de condiciones del pozo y particularmente se distingue por que, el motor está directamente acoplada con la bomba en el fondo del pozo. El ensamble de bombeo eléctrico trabaja sobre un amplio rango de profundidades y volúmenes, su aplicación es particularmente exitosa cuando las condiciones son propicias para producir altos volúmenes de líquidos con bajas relaciones gas-aceite.
Descripción del bombeo electrosumergible
Una unidad típica de bombeo electrosumergible está constituida en el fondo del pozo por los siguientes componentes: motor eléctrico, protector, sección de entrada, bomba electrosumergible y cable conductor. Las partes superficiales son: cabezal, cable superficial. Tablero de control, transformador.
Principales Componentes de un Sistema de Bombeo Electrosumergible:
- Motor
- Bomba (Etapas, constituida por impulsor y difusor cada una)
- Cable
- Suncho de Sujeción del Cable
- Separador de Gas
- Sección Sellante
- Sensor de Presión de Fondo
- Transformador (superficie)
- Variador de Control
Es necesario tener presente las condiciones que tienden a limitar el empleo de este sistema:
- No es recomendable emplear este sistema en pozos de alta relación GLR.
- No es recomendable emplear este sistema en pozos de bajo P. I. y Baja Presión.
- Es fundamental para el diseño, conocer la presión de burbuja del reservorio que el pozo va drenar, así como la presión actual del reservorio.
- La importancia de esto último radica en que no es lo mismo bombear una sola fase (líquido) que dos fases (gas + líquido), debido a que la ecuación del Indice de Productividad cambia según sea el caso, de allí el porque se hace necesario conocer la presión del reservorio y su valor respecto a su presión de burbuja.
- La condiciones mecánicas del pozo pueden ser otro factor limitante por lo que es necesario conocer las características de la completación (diámetro del casing y los intervalos abiertos a producción).
- Otro factor a tener en cuenta sin duda es el corte de agua, como la mayoría de los sistemas de levantamiento artificial, éste se ha diseñado para fluidos incompresibles, y como sabemos el petróleo sí es compresible, más aun cuando está acompañado de gas.
- Es necesario también considerar el tipo de fluido del reservorio y sus características (la alta viscosidad del fluido es un factor limitante, y en algunos casos, en reservorios no consolidados, los fluidos producidos son acompañados por granos de arena y en otros, se forman incrustaciones al ingresar a la instalación, dañando sus partes),
Pasos a seguir para diseñar una instalación de Bombeo Electrosumergible:
Recopilación de la información del pozo:
- Diámetro, grado y peso de los forros.
- Intervalos perforados.
- Profundidad estimada de la Bomba.
- Presiones: estática y fluyente al punto medio de perforaciones.
Datos del Reservorio:
- Presión de Burbuja
Datos de Producción:
- Régimen estimado
- % de agua
- G.L.R.
- Nivel Estático
- Nivel Dinámico
Características del Fluido:
Gravedad Específica del Petróleo
Gravedad Específica del Agua
Viscosidad del Petróleo
Consideraciones Adicionales a tener en cuenta:
- Producción de Finos
- Corrosión
- Incrustaciones
- Emulsiones
- Presencia de Sales
- Presencia de H2S
- Alta Temperatura
Ecuación del Indice de Productividad (cuando la presión es mayor que la presión de burbuja, flujo de una sola fase):
Ecuación del Indice de Productividad (cuando la presión es menor que la presión de burbuja, flujo bifásico o ecuación de Vogel):
Donde:
Qmax: Máximo flujo a la Presión cero
Pwf: Presión Fluyente de Fondo (referida al punto medio vertical de las perforaciones)
Pr: Presión del reservorio a un flujo dado
q: Régimen de flujo a la presión Pwf
La altura total resulta de la suma algebraica de las alturas (presiones) representadas por la pérdida de presión por fricción en la tubería de producción y la presión de descarga, así como la altura dinámica, de acuerdo a la siguiente ecuación:
Altura total (Heat = Ht). Es la atura que debe vencer la bomba.
Ht:Altura total
Hd: Altura de descarga
Hs: Altura de Succión
Altura de Descarga. Es la suma algebraica de la altura estática de descarga y la altura debido a pérdidas por fricción en el sistema:
Donde:
Hed: Altura estática en la descarga (diferencia de presión entre el nivel de sumergencia y la descarga, pies)
Hfd: Altura equivalente debido a pérdidas por la fricción
Ps: Presión de descarga en el separador (pies)
Altura de Succión. Es la suma algebraica de la altura estática más las pérdidas por fricción en la succión de la bomba:
Donde:
Hes: Profundidad vertical de la Bomba (pies)
Hf: Altura equivalente a la pérdida por fricción ( 0 pies)
Prs: Presión del reservorio a la profundidad de succión (pies)
Una vez hallado este valor y su altura correspondiente se va a la gráfica del rendimiento de la bomba seleccionada y se halla la altura y la potencia correspondientes por etapa, dividiendo el valor de Ht entre el valor de la altura hallado, se obtiene el número de etapas, luego multiplican este último valor por la potencia (hp) se halla la potencia total al freno del motor.
Determinación del Nivel Dinámico:
- Se calcula la distancia entre el punto medio y el tope de las perforaciones (verticales)
- Se hace la suma algebraica del nivel de sumergencia de la bomba (1000´) la presión al punto medio de las perforaciones y la distancia de la bomba al mismo punto (todo en pies)
- Se reemplaza el valor hallado anteriormente y los demás valores en la ecuación y se halla la carga total al régimen de flujo seleccionado.
Curvas características
Curva de Vogel: Relación Pwf/Pr vs q/qmax
Gráfica del tipo de bomba que reúna entre otras características la capacidad de bombeo adecuada, el diámetro de casing adecuado así como el consumo de potencia.
me gustaria saber de todos los equipos
Buenas tardes en un sistema BES el gas pasa por la bomba o se separa y queda en el anular.
Gracias
Existen bombas con separador de gas incluido las cuales elevan la vida operativa de la bomba al evitar que se produzca la cavitación que se produciría por acción del gas en una Bomba Electrosumergible sin este tipo de sistema.
si existen bombas con separador de gas y a demas una bomba con mas etapas tenga esa de mayor fueza y de mas capasidad para sacar mas crudo y cada etapa esta conpuesta de difusor y un inpulsor
No la hay con separador de gas pero si hay un separador de gas el cual se reemplaza por el INTAKE, hay bombas de mayor caudal se llaman HY-VOLUM alto volumen o caudal.
Hola, estoy intentando hacer un diseño de bes para mi tesis de grado pero no logro dar con todos los datos del pozo, como Pwf, Nivel dinamico y estatico. Que puedo hacer en este caso? Gracias.
Rafael buen dia, mira estoy buscando empresas que quieran asociarse con mi empresa para dar diferentes servicios a nuestra paraestatal aqui en mexico (pemex) en el rubro de sistemas artificiales y fractura de pozos, reactivacion de pozos cerrados, transporte de liquidos, tecnologias no convencionales, si tu supieras darme algun tip o contacto de empresas que se dediquen a esto te agradecere el contacto, saludos y muy interesante tu blog, gracias.
Alguien que me pueda hacer el favor de enviarme informacion sobre bombas electrosumergibles de la marca General Electric ESP Y SPS o que me pueda dar una explicasion breve de su funcionamiento
muchas gracias