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Soluciones efectivas de capacitación

CURSOS

Optimización, Diseño y Análisis del Sistema de Bombeo Electrosumergible

Ricardo Maggiolo
Descripción del instructor

Ingeniero de Petróleos, especialista en Sistemas de Levantamiento Artificial con Gas Lift con Maestría en Ingeniería de Petróleos. Más de 30 años como instructor de Ingeniería de Yacimientos e Ingeniería de Producción. Se ha desempeñado por más de 15 años como asesor técnico en filiales operadoras de Petróleos de Venezuela (Meneven, Corpoven y Maraven) en el área de Optimización de Sistemas de Producción (Análisis Nodal) y Optimización de Sistemas de Levantamiento Artificial por Gas (Gas-Lift). Desde el año 1983 hasta la fecha ha dictado cursos de Análisis Nodal, Métodos de Producción, incluyendo el análisis, troubleshooting, optimización y diseño/rediseño de instalación de gas lift a nivel de pozos en Venezuela, Guatemala, México, Ecuador y Colombia. Consultor independiente en la aplicación del Análisis Nodal para Optimizar Sistemas de Producción y Optimización de Sistemas de Levantamiento Artificial.

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Fecha indefinida

GENERALIDADES

 

El bombeo electro-sumergible es uno de los sistemas artificiales de producción que progresivamente ha aumentado su aplicación en la industria petrolera, su habilidad para reducir la presión fluyente en pozos de alto caudal y baja presión estática es difícilmente igualada con algún otro sistema. Cuando se dispone de una fuente limpia y confiable de energía electromotriz, una selección adecuada del equipo tanto de superficie como de subsuelo permite levantar la producción deseada eficientemente y con un mínimo impacto al medio ambiente. Una vez seleccionado el equipo y puesto en operación es necesario diagnosticar si se está aprovechando sustancialmente la verdadera capacidad de producción del área de drenaje del yacimiento, así como también, establecer si el equipo se encuentra trabajando dentro su rango de operación eficiente.

 

 

OBJETIVOS Y COMPETENCIAS

Proporcionar a los participantes los conocimientos necesarios para realizar la optimización, diseños y análisis de instalaciones de bombeo electro-sumergible utilizando un simulador.

 

 

CONTENIDO

 

CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE PRODUCCIÓN

1. El Sistema de producción y sus componentes

2. Proceso de producción para un pozo

  • Recorrido de los fluidos en el sistema y perfil de presión.

3. Capacidad de producción del sistema-pozo

  • Balance de energía en el nodo
  • Curvas de oferta (inflow) y demanda (outflow) de energía en el fondo del pozo. Curvas VLP/IPR
  • Como realizar el balance de energía?
  • Optimización del sistema-pozo: Análisis Nodal

4. Métodos de producción: Flujo natural y Producción Artificial

  • Flujo Natural
  • Producción Artificial. Principio de funcionamiento de cada método.
    • Levantamiento artificial por Gas Continuo (LAG o “Gas lift”)
    • Bombeo Electro-sumergible (BES o “ESP”)
    • Bombeo Mecánico con cabillas de succión (BM o “SRP”)
    • Bombeo de Cavidades Progresivas (BCP o “PCP”)
    • Bombeo Hidráulico Jet (BHJ)
  • Selección del método de producción
  • Modelos de los pozos. Curvas de gradiente dinámico de presión
  • Requerimientos de capacidad de bombeo y de energía

 

CAPITULO 2: BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

1. Descripción general del equipo y su funcionamiento

  • Recorrido y transformación de la energía electromotriz
  • Eficiencia total del sistema
  • Eficiencia mecánica del motor y de la bomba
  • Rangos de aplicación disponibles en el bombeo electrosumergible

2. Componentes del Sistema ESP

  • Equipo de Subsuelo
  • Bomba Centrífuga
    • Descripción de las etapas: Impulsor-Difusor.
    • Flujo radial y mixto
    • Transferencia de energía
    • Curva de desempeño virtual y real de la bomba centrífuga
    • Empuje del impulsor
    • Curva de desempeño de la bomba centrífuga publicadas por fabricantes
    • Rango de operación recomendado: Empuje hacia arriba “upthrust”, hacia abajo “downthrust” y punto de máxima eficiencia “BEP”.
    • Bombas en serie. Carcazas (“Housings”)
    • Tamaño/Serie de la bomba. Nomenclatura de las bombas comerciales.
    • Recomendaciones API RP 11S2.
    • Efecto de la frecuencia de la corriente trifásica sobre el comportamiento de la bomba
    • Cono de eficiencia.
    • Efecto de la viscosidad sobre el comportamiento de la bomba
    • Efecto del gas sobre el comportamiento de la bomba
    • Manejadores de gas (“Advance Gas Handler”)
  • Motor Eléctrico
    • Descripción del motor: estator y rotor
    • Curva de comportamiento del motor.
    • Tamaños/Series de los motores disponibles. Motores en serie
    • Límites de temperatura
    • Conector del cable al motor “Pothead”
    • Protección del motor
  • Separador de Gas
    • Separación natural del gas libre
    • Descripción de los tipos de separador: Estático y Dinámico
    • Eficiencia del separador
    • Tamaños/Series disponibles
    • Consumo de potencia del separador.
  • Protector/Sello del Motor
    • Funciones del protector
    • Tamaños/Series disponibles
    • Tipos de protector: Laberinto y Bolsa elastomérica
    • Protector modular
    • Límites de temperatura
    • Límites de carga de los cojinetes de empuje
    • Consumo de potencia del protector
  • Cable de Potencia
    • Funciones del cable
    • Descripción del cable para aplicaciones BES
    • Tamaños AWG de los cables disponibles.
    • Caída de tensión eléctrica en el cable vs amperaje.
    • Selección del cable
    • Cables: Plano y redondo.
    • Nomenclatura de fabricación
    • Cable de extensión del motor, (“MLE”)
  • Sensores de P y T de fondo
    • Función del sensor
    • Descripción del sensor
  • Limitaciones físicas del equipo de subsuelo
    • Máxima resistencia al eje de la bomba
    • Presión de estallido de la carcasa de la bomba
    • Máximo empuje descendente
    • Máxima potencia disponible

 

CAPITULO 3: DISEÑO / SELECCIÓN DEL EQUIPO BES / ESP

1. Determinación de la presión fluyente en el fondo del pozo, Pwf

  • Comportamiento de Afluencia de Formaciones Productoras
    • Flujo monofásico: Ecuación de Darcy
    • Flujo multifásico: Ecuación de Vogel
    • Ejemplo numérico

2. Determinación de la presión de entrada a la bomba, PIP.

  • Comportamiento del flujo multifásico en tuberías
    • Ecuación general del gradiente de presión dinámica
    • Algoritmo para calcular las pérdidas de presión del fluido 
    • Uso de la correlación de Hagedorn & Brown en el revestidor desde el punto medio de las perforaciones hasta la entrada de los fluidos a la bomba.
    • Ejemplo numérico

3. Determinación de la Fracción de Gas Libre que entra a la Bomba, GIP

  • Factor HoldUp a la entrada de la bomba 
    • Eficiencia de separación natural
    • Justificación del uso del separador de gas: eficiencia del separador y eficiencia de separación total.
  • Fracción de gas que entra a la bomba GIP
    • Justificación del uso de manejadores de gas
    • Ejemplo numérico

4. Determinación de la presión de descarga requerida en la bomba, Pdesc.

  • Comportamiento de Afluencia de Formaciones Productoras
    • Flujo monofásico: Ecuación de Darcy
    • Flujo multifásico: Ecuación de Vogel
    • Ejemplo numérico

5. Determinación de los requerimientos de capacidad de bombeo y altura (“head”) de la bomba.

  • Cálculo de la nueva presión de burbuja, Pb nueva.
  • Cálculo de la tasa de flujo, densidad y viscosidad promedio del fluido en la bomba. 
    • Cálculo de la tasa de flujo, densidad y viscosidad del fluido a la PIP.
    • Cálculo de la tasa de flujo, densidad y viscosidad del fluido a la Pb nueva
    • Cálculo de la tasa de flujo, densidad y viscosidad del fluido a la Pdesc.
  • Cálculo de los requerimientos de capacidad de bombeo sin considerar los efectos viscosos
  • Cálculo de los requerimientos de “head” sin considerar los efectos viscosos
    • Caso cuando todo el GIP se disuelve en el petróleo dentro de la bomba
    • Caso cuando parcialmente el GIP se disuelve en el petróleo dentro de la bomba
  • Determinación de los factores de corrección por viscosidad para la capacidad de bombeo, requerimientos de “head” y de potencia.
  • Cálculo de los requerimientos de capacidad de bombeo y de “head” considerando los efectos viscosos
  • Ejemplo numérico
  • Curva del Sistema

6. Selección del Equipo de Subsuelo

  • Selección de la Bomba: Criterios de selección de la bomba.
    • Selección del número de etapas y de las carcasas (housings)
    • Cálculo de los requerimientos de potencia de la bomba considerando los efectos viscosos.
    • Cálculo de los requerimientos de potencia del motor
    • Ejemplo numérico
    • Selección del Motor: Criterios de selección del motor
    • Ejemplo numérico
  • Selección del Protector
  • Selección del Cable de Potencia
    • Cálculo de la caída de tensión eléctrica en el cable.
    • Requerimientos de tensión eléctrica en superficie

7. Selección del Equipo de Superficie.

  • Cálculo de los requerimientos de potencia en superficie, KVA
  • Selección del Transformador Secundario
    • Selección de los “Taps”
  • Selección del VSD.
    • Determinación del Cono de Eficiencia.
    • Determinación de la Curva del Sistema
    • Ubicación óptima de la curva del Sistema dentro del Cono de Eficiencia

8. Diseño completo de una instalación con un Simulador

 

CAPITULO 4: INSTALACIÓN, ARRANQUE, OPERACIÓN, ANÁLISIS, DIAGNÓSTICO Y OPTIMIZACIÓN DEL EQUIPO BES/ESP

1. Recomendaciones para el Manejo/Transporte del Equipo.

2. Instalación del Equipo. Recomendaciones durante la bajada del equipo

3. Arranque inicial. Seteo del Variador de frecuencias.

4. Monitoreo de Parámetros Eléctricos e Hidráulicos

5. Diagnóstico mediante la interpretación de cartas amperométricas

6. Análisis y diagnóstico con el computador.

  • Recolectar información de campo.
  • Cálculo de la PIP a partir de la sumergencia.
  • Cálculo de la Pwf a partir de la PIP usando correlaciones de flujo multifásico en tuberías.
  • Flujo en el área de drenaje del yacimiento
  • Estimación del daño total.
  • Flujo ascendente en el pozo
    • Determinación de la Pdesc.
  • Perfil de presiones del pozo BES.
  • Flujo en la línea de superficie: estimación del diámetro equivalente.
  • Generación del modelo actual del pozo BES. Cotejo de la tasa de producción. Ejercicio.
  • Curva de comportamiento de la bomba BES.
  • Cono o Tornado de Eficiencia de la bomba electrosumergible.
  • Optimización del pozo BES mediante eliminación de cuellos de botella detectados. Selección de la nueva frecuencia y tasa de producción.

7. Ejemplo de Diagnóstico del funcionamiento de un equipo BES con un simulador


"Este curso hace parte del programa especial de capacitación: Diplomado en Artificial Lift Systems and Well Performance Optimization". La participación en el diplomado es opcional y no constituye un requisito para tomar este curso.

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