Bombeo por Cavidades Progresivas1. 2. Definiciones previas 3. Sistema de bombeo de cavidades progresivas 4. Equipos de superficie y quipos de subsuelo 5. Elastmeros 6. Identificacin de fallas en estator y rotor 7. Aplicacin prctica 8. Conclusin 9. Recomendaciones 10. Anexos 11. Bibliografa

IntroduccinLa finalidad de este trabajo es mostrar los beneficios que aporta el uso de las Bombas de Cavidades Progresivas en la recuperacin de petrleos pesados. Las reservas de petrleos livianos estn comenzando a declinar y poco a poco (a un ritmo an no establecido claramente) las reservas de petrleos pesados y bitmenes de Grado API (10-22.3) o menor, se irn transformando en posesiones muy valuables. Estas reservas se encuentran presentes en pases como; Argentina (cuenca del golfo de San Jorge), Venezuela (Faja de Orinoco que tiene los depsitos ms grandes del mundo), Estados Unidos-California, Canad y otros pases donde los reservas de petrleo pesado no son tan grandes. Es de inters mencionar que cuando el yacimiento tiene la suficiente energa, llmese presin, para levantar estos fluidos hasta la superficie, se dice que el pozo produce en forma natural. Cuando esto no es posible, es decir, el yacimiento solo tiene la presin necesaria para levantar los fluidos hasta cierto nivel dentro del pozo, es necesaria la instalacin de un sistema de levantamiento artificial, que adicione presin para poder llevar los fluidos hasta la superficie. Los mtodos de levantamiento artificial ms comunes al comienzo de la industria petrolera eran: bombeo mecnico convencional (BMC) para crudos pesados y levantamiento por gas (GL) para crudos medianos y livianos. Posteriormente comienza la aplicacin en campo, de mtodos no convencionales, tales como el bombeo electro sumergible (BES) y el bombeo por cavidades progresivas (BCP). Nosotros guiaremos nuestra atencin sobre este ltimo mtodo el cual es muy utilizado en la industria petrolera por los beneficios que genera su aplicacin. Una Bomba de cavidad progresiva consiste en una bomba de desplazamiento positivo, engranada en forma espiral, cuyos componentes principales son un rotor metlico y un estator cuyo material es elastmero. El crudo es desplazado en forma continua entre los filamentos de tornillo del rotor y desplazado axialmente mientras que el tornillo rota.

Este tipo de bombas se caracteriza por operar a baja velocidades y permitir manejar altos volmenes de gas, slidos en suspensin y cortes de agua, as como tambin es ideal para manejar crudos de mediano y bajo Grado API.

Bombeo por Cavidades ProgresivasSistema de bombeo de cavidades progresivas1.1. Resea Historia. A fines de los aos 20, Rene Moineau desarroll el concepto para una serie de bombas helicoidales. Una de ellas tom el nombre de Bombeo por Cavidades Progresivas (BCP) con el cual hoy es conocido. En 1979, algunos operadores de Canad, donde existan yacimientos con petrleos viscosos y con alto contenido de arena, comenzaron a experimentar con Bombas de Cavidades Progresivas. Muy pronto, las fbricas comenzaron con importantes avances en trminos de capacidad, presin de trabajo y tipos de elastmeros. En los ltimos aos las BCP han experimentado un incremento gradual como un mtodo de extraccin artificial comn. Sin embargo el bombeo de cavidades progresivas est recin en la infancia si las comparamos con los otros mtodos de extraccin artificial como las bombas electro sumergible o el bombeo mecnico. Hoy en da el bombeo por cavidades progresivas es destacado como sistemas de levantamiento artificial, en recuperacin de petrleos pesados. El uso de ests bombas se extendi a diferentes pases como; Venezuela (tiene el depsito ms grande de petrleos pesados y extra-pesados), Argentina, California, Canad entre otros. 1.2. Descripcin del sistema BCP. El Bombeo por Cavidad Progresiva proporciona un mtodo de levantamiento artificial que se puede utilizar en la produccin de fluidos muy viscosos y posee pocas partes mviles por lo que su mantenimiento es relativamente sencillo. Un sistema BCP consta bsicamente de un cabezal de accionamiento en superficie y una bomba de fondo compuesta de un rotor de acero, en forma helicoidal de paso simple y seccin circular, que gira dentro de un estator de elastmero vulcanizado. La operacin de la bomba es sencilla; a medida que el rotor gira excntricamente dentro del estator, se van formando cavidades selladas entre las superficies de ambos, para mover el fluido desde la succin de la bomba hasta su descarga. El estator va en el fondo del pozo enroscado a la tubera de produccin con un empaque no sellante en su parte superior. El dimetro de este empaque debe ser lo

suficientemente grande como para permitir el paso de fluidos a la descarga de la bomba sin presentar restriccin de ningn tipo, y lo suficientemente pequeo como para no permitir el paso libre de los acoples de la extensin del rotor. El rotor va roscado en las varillas por medio del niple espaciador o intermedio, las varillas son las que proporcionan el movimiento desde la superficie hasta la cabeza del rotor. La geometra del conjunto es tal, que forma una serie de cavidades idnticas y separadas entre si. Cuando el rotor gira en el interior del estator estas cavidades se desplazan axialmente desde el fondo del estator hasta la descarga generando de esta manera el bombeo por cavidades progresivas. Debido a que las cavidades estn hidrulicamente selladas entre si, el tipo de bombeo es de desplazamiento positivo. La instalacin de superficie esta compuesta por un cabezal de rotacin, que est conformado, por el sistema de trasmisin y el sistema de frenado. Estos sistemas proporcionan la potencia necesaria para poner en funcionamiento al a bomba de cavidades progresivas. Otro elemento importante en este tipo de instalaciones es el sistema de anclaje, que debe impedir el movimiento rotativo del equipo ya que, de lo contrario, no existir accin de bombeo. En vista de esto, debe conocerse la torsin mxima que puede soportar este mecanismo a fin de evitar daos innecesarios y mala operacin del sistema. El niple de asentamiento o zapato, en el que va instalado y asegurado al sistema de anclaje, se conecta a la tubera de produccin permanentemente con lo cual es posible asentar y desasentar la bomba tantas veces como sea necesario. 1.3. Tipos de instalacin BPC. 1.3.1. Instalacin convencional. En la instalacin convencional, primero se baja la tubera de produccin se la ancla con un packers luego de la fijacin se baja el estator y rotor que son instalados de forma separada; en este tipo de instalacin se demora y consume ms tiempo y en consecuencia mayor inversin, las varillas son las que proporcionan el movimiento giratorio, son enroscadas al rotor generando el movimiento giratorio que el sistema exige para ponerse en marcha. Este tipo de instalacin hoy en da ya no es tan usada por el tiempo que consume, mientras que la instalacin insertable es el que lo ha suplantado.

1.3.2. Instalacin Insertable. En la configuracin de bombas insertables el estator se baja al fondo del pozo conjuntamente con el resto del sistema de subsuelo. En otras palabras, la bomba completa es instalada con la sarta de varillas sin necesidad de remover la columna de tubera de produccin, minimizando el tiempo de intervencin y, en consecuencia, el costo asociado ha dicho trabajo. La bomba es la misma que en la configuracin convencional con la diferencia de que viene adaptada a un sistema de acople que permite obtener un equipo totalmente ensamblado como una sola pieza. Al rotor se le conecta una extensin de varilla la cual sirve como apoyo al momento de espaciado de la bomba. Los acoples superior e inferior de esta extensin sirven de gua y soporte para la instalacin de este sistema.

1.4. Ventajas y desventajas de los sistemas BPC. Las principales ventajas que proporciona este mtodo de levantamiento artificial es; que se puede utilizar en la produccin de fluidos muy viscosos y que posee pocas partes mviles por lo que su mantenimiento es relativamente sencillo. Con respecto a las desventajas que ofrece este sistema esta el hecho de que el elastmero se puede llegar a deteriorar debido a agentes contaminantes en el crudo y que no puede ser utilizada a grandes profundidades por dos razones principales: sera necesario el uso de grandes extensiones de varillas y las altas temperaturas tambin pueden daar el elastmero. 1.4.1. Ventajas: Los sistemas BCP tienen algunas caractersticas nicas que los hacen ventajosos con respecto a otros mtodos de levantamiento artificial, una de sus cualidades ms importantes es su alta eficiencia total. Tpicamente se obtienen eficiencias entre 50 y 60 %. Otras ventajas adicionales de los sistemas BCP son:

Produccin de fluidos altamente viscosos (2000-500000) centipoises; La inversin de capital es del orden del 50% al 25% del de las unidades convencionales de bombeo, dependiendo del tamao, debido a la simplicidad y a las pequeas dimensiones del cabezal de accionamiento; Los costos operativos son tambin mucho ms bajos. Se seala ahorros de energa de hasta 60% al 75% comparado con unidades convencionales de bombeo eficiente. El sistema de accionamiento es tambin eficiente a causa de que la varillas de bombeo no se levantan y bajan, solo giran; Los costos de transporte son tambin mnimos, la unidad completa puede ser transportada con una camioneta; Opera eficientemente con arena debido a la resiliencia del material del estator y al mecanismo de bombeo;

La presencia de gas no bloquea la bomba, pero el gas libre a la succin resta parte de su capacidad, como sucede con cualquier bomba, causando una aparente ineficiencia; Amplo rango de produccin para cada modelo, rangos de velocidades recomendados desde 25 hasta 500 RPM, lo que da una relacin de 20 a 1 en los caudales obtenidos. Este rango se puede obtener sin cambio de equipo. La ausencia de pulsaciones en la formacin cercana al pozo generar menor produccin de arena de yacimientos no consolidados. La produccin de flujo constante hacen ms fcil la instrumentacin; El esfuerzo constante en la sarta con movimientos mnimos disminuye el riesgo de fallas por fatiga y la pesca de varillas de bombeo; Su pequeo tamao y limitado uso de espacio en superficies, hacen que la unidad BPC sea perfectamente adecuada para locaciones con pozos mltiples y plataformas de produccin costa fuera; El bajo nivel de ruido y pequeo impacto visual la hace ideal para reas urbanas; Ausencia de partes reciprocantes evitando bloqueo o desgaste de las partes mviles; y Simple instalacin y operacin.

1.4.2. Desventajas: Los sistemas BCP tambin tienen algunas desventajas en comparacin con los otros mtodos. La ms significativa de estas limitaciones se refiere a las capacidades de desplazamiento y levantamiento de la bomba, as como la compatibilidad de los elastmeros con ciertos fluidos producidos, especialmente con el contenido de componentes aromticos. A continuacin se presentan varias de las desventajas de los sistemas BCP:

Resistencia a la temperatura de hasta 280F o 138C (mxima de 350F o 178C); Alta sensibilidad a los fluidos producidos (elastmeros pueden hincharse o deteriorarse con el contacto de ciertos fluidos por perodos prolongados de tiempo); Tendencia del estator a dao considerable cuando la bomba trabaja en seco por perodos de tiempo relativamente cortos (que cuando se obstruye la succin de la bomba, el equipo comienza a trabajar en seco); Desgaste por contacto entre las varilla y la caera de produccin en pozos direccionales y horizontales; y Requieren la remocin de la tubera de produccin para sustituir la bomba (ya sea por falla, por adecuacin o por cambio de sistema).

Sin embargo, estas limitaciones estn siendo superadas cada da con el desarrollo de nuevos productos y el mejoramiento de los materiales y diseo de los equipos. En su aplicacin correcta, los sistemas de bombeo por cavidades progresivas proveen el ms econmico mtodo de levantamiento artificial si se configura y opera apropiadamente. 1.4.3. Ventajas de la instalacin insertable.

Poseen las mismas ventajas generales que una BCP convencional, sumado a los beneficios de un sistema insertable:

No necesita ser removida la columna de tubera de produccin para extraer la bomba del fondo. La sustitucin de la bomba de fondo puede ser realizada con ayuda de un equipo pequeo de servicio. Los costos de servicio y mantenimiento son reducidos. y La torsin de trabajo es baja, razn por la cual pueden utilizarse varillas de dimetro menor disminuyendo el roce con el tubing.

1.5. Geometras. La geometra de la bomba est sujeta a la relacin de lbulos entre rotor y estator, y est definida por los siguientes parmetros: Cada ciclo de rotacin del rotor produce dos cavidades de fluido. El rea es constante, y la velocidad de rotacin constante, el caudal es uniforme; Esta es una importante caracterstica del sistema que lo diferencia del bombeo alternativo con descarga pulsante. Esta accin de bombeo puede asemejarse a la de un pistn movindose a travs de un cilindro de longitud infinita. La mnima longitud requerida por la bomba; para crear un efecto de accin de bombeo es UN PASO, sta es entonces una bomba de una etapa. Cada longitud adicional de paso da por resultado una etapa ms. El desplazamiento de la bomba, es el volumen producido por cada vuelta del rotor (es funcin del rea y de la longitud de la cavidad). En tanto, el caudal es directamente proporcional al desplazamiento y a la velocidad de rotacin. La capacidad de un sistema BCP para vencer una determinada presin est dada por las lneas de sello hidrulico formados entre ROTOR y ESTATOR. Para obtener esas lneas de sello se requiere una interferencia entre rotor-estator, es decir una compresin entre rotor y estator. Posicin relativa del rotor y el estator en una bomba de lbulo simple.

Existen distintas geometras en sistemas BCP, y las mismas estn relacionadas directamente con el nmero de lbulos del estator y rotor. En las siguientes figuras se puede observar un ejemplo donde podremos definir algunas partes importantes.

La relacin entre el nmero de lbulos del rotor y el estator permite definir la siguiente nomenclatura:

La distribucin de efectos es dada por la cantidad de veces que la lnea de sellos se repite, define el nmero de etapas de la bomba. Cada etapa est diseada para soportar una determinada presin diferencial, por lo tanto a mayor nmero de etapas, mayor es la capacidad para vencer una diferencial de presin. Se pueden presentar distintas combinaciones que afectan a la distribucin de la presin dentro de la bomba:

1.5.1. Distribucin y efectos. Interferencia entre rotor y elastmero.

Diferencia entre el dimetro externo de la seccin del rotor y el menor dimetro del estator. Necesaria para generar presin diferencial entre cavidades, que requiere un sellado hermtico entre rotor y estator. Es la caracterstica ms importante a determinar para obtener una larga vida til una vez dimensionado el equipo BPC. Baja interferencia: disminuye la eficiencia de la bomba. Alta interferencia: pronta rotura por histresis.

a) Igual interferencia- Distinto nmero de etapas.

b) Igual nmero de etapas - Distinta interferencia.

Equipos de superficie y quipos de subsueloEl sistema de bombeo por cavidades progresivas est integrada por dos secciones de equipos: Equipos de Superficie y Equipos de Subsuelo. A continuacin se describen brevemente ambos tipos.

2.1. Equipos de Subsuelo:

2.1.1. Tubera de produccin: Es una tubera de acero que comunica la bomba de subsuelo con el cabezal y la lnea de flujo.En caso de haber instalado un ancla de torsin, la columna se arma con torsin ptimo API, correspondiente a su dimetro. Si existiera arena, an con ancla de torsin, se debe ajustar con la torsin mxima API, de este modo en caso de quedar el ancla atrapada, existen ms posibilidades de librarla, lo que se realiza girando la columna hacia la izquierda. Si no hay ancla de torsin, se debe ajustar tambin con el mximo API, para prevenir el desenrosque de la tubera de produccin. 2.1.2. Sarta de varillas: Es un conjunto de varillas unidas entre s por medio de cuplas formando la mencionada sarta, se introduce en el pozo y de esta forma se hace parte integral del sistema de bombeo de cavidad progresiva. La sarta esta situada desde la bomba hasta la superficie. Los dimetros mximos utilizados estn limitados por el dimetro interior de la tubera de produccin, utilizndose dimetros reducidos y en consecuencia cuplas reducidas, de manera, de no raspar con el tubing.

2.1.3. Estator: Usualmente est conectado a la tubera de produccin; es una hlice doble interna y moldeado a precisin, hecho de un elastmero sinttico el cual est adherido dentro de un tubo de acero. En el estator se encuentra una barra horizontal en la parte inferior del tubo que sirve para sostener el rotor y a la vez es el punto de partida para el espaciamiento del mismo.

2.1.4. Elastmero: Es una goma en forma de espiral y esta adherida a un tubo de acero el cual forma el estator. El elastmero es un material que puede ser estirado varias veces su longitud original teniendo la capacidad de recobrar rpidamente sus dimensiones una vez que la fuerza es removida. 2.1.5. Rotor: Suspendido y girado por las varillas, es la nica pieza que se mueve en la bomba. Este consiste en una hlice externa con un rea de seccin transversal redondeada, tornada a precisin hecha de acero al cromo para darle mayor resistencia contra la abrasin. Tiene como funcin principal bombear el fluido girando de modo excntrico dentro del estator, creando cavidades que progresan en forma ascendente. Estando el estator y el rotor al mismo nivel, sus extremos inferiores del rotor, sobresale del elastmero aproximadamente unos 460 mm a 520 mm, este dato permite verificar en muchos casos si el espaciamiento fue bien realizado. En caso de presencia de arena, aunque sea escasa, esta deja muchas veces marcada la hlice del rotor. De este modo, al retirar el rotor por cualquier motivo, se puede observar en que punto estuvo trabajando dentro del estator, partiendo del extremo superior del rotor.

Centralizador: Puede ser un componente adicional, sin embargo, tiene mayor uso en especial para proteger las partes del sistema.

El tipo de centralizadores es el "no soldado". Empleado en la tubera con el propsito de minimizar el efecto de variaciones y a la vez para centralizar la bomba dentro de la tubera de produccin.

2.1.7. Niple Intermedio o Niple Espaciador: Su funcin es la de permitir el movimiento excntrico de la cabeza del rotor con su cupla o reduccin de conexin al

trozo largo de maniobra o a la ltima varilla, cuando el dimetro de la tubera de produccin no lo permite. En este caso es imprescindible su instalacin.

2.1.8. Niple De Paro: Es parte componente de la bomba y va roscado al extremo inferior del estator. Su funcin es:

Hacer de Tope al rotor en el momento del espaciamiento, para que el rotor tenga el espacio suficiente para trabajar correctamente. Servir de pulmn al estiramiento de las varillas, con la unidad funcionando. Como succin de la bomba.

Los ms usuales son los de rosca doble, con una rosca hembra en su extremo superior, que va roscada al estator y una rosca macho de la misma medida en su extremo inferior, para permitir instalar debajo el ancla de torsin o cualquier otro elemento. A la vez el centro de la misma hace de tope con el rotor, durante el espaciamiento.

2.1.9. Trozo De Maniobra: Es muy importante instalar un trozo de esta medida inmediatamente por encima del rotor, en lugar de una varilla, cuando gira a velocidades superiores a las 250 RPM. Cuando se instala una varilla, debido a su largo y al movimiento excntrico del rotor que se transmite directamente a ella, tiende a doblarse y rozar contra las paredes de la ltima tubera de produccin. El trozo de maniobra, al ser de menos de la mitad del largo de la varilla, se dobla menos o no se dobla, dependiendo de su dimetro. 2.1.10. Ancla de Torsin: Al girar la sarta en el sentido de las agujas del reloj, o hacia la derecha (vista desde arriba) se realiza la accin de girar la columna tambin hacia la derecha, es decir hacia el sentido de desenrosque de los caos. A esto se suman las vibraciones producidas en la columna por las ondas armnicas ocasionadas por el giro de la hlice del rotor dentro del estator, vibraciones que son tanto mayores cuanto ms profunda es la instalacin de la bomba. La combinacin de ambos efectos puede producir el desprendimiento de la tubera de produccin, el ancla de torsin evita este problema. Cuanto ms la columna tiende al desenrosque, ms se ajusta el ancla. Debe ir siempre instalada debajo del estator.

Es el elemento de la columna donde el esfuerzo de torsin es mayor, no siempre es necesaria su instalacin, ya que en bombas de menor caudal a bajas velocidades y bajas profundidades no se tienen torques importantes y no se producen grandes vibraciones. No obstante, es recomendable en todos los casos. 2.1.11. Niple Asiento: es una pequea unin sustituta que se corre en la sarta de produccin. Permite fijar la instalacin a la profundidad deseada y realizar una prueba de hermeticidad de caera. En bombas insertables el mecanismo de anclaje es mediante un mandril a copas que permite utilizar el mismo niple de asiento que una bomba mecnica, evitando en un futuro el movimiento de instalacin de tubera de produccin al momento de cambiar el sistema de extraccin.

2.1.12. Mandril A Copas: Permite fijar la instalacin en el niple de asiento y produce la hermeticidad entre la instalacin de tubera de produccin y el resto del pozo. El trmino mandril tiene muchos significados. Puede referirse al cuerpo principal de una herramienta o un eje. Adicionalmente, partes de la herramienta podran estar conectadas, arregladas o encajadas adentro. Tambin puede ser varillas de operacin en una herramienta.

2.1.13. Zapato probador de hermeticidad: En caso de ser instalado (altamente recomendado), se debe colocar siempre arriba del niple intermedio. Para poder probar toda la caera y adems como su dimetro interno es menor que el de la tubera de produccin no permite el paso de centralizadores a travs de l. Para algunas medidas de bomba, no se puede utilizar, porque el pasaje interior del mismo es inferior al dimetro del rotor impidiendo su paso en la bajada. La interferencia entre el rotor y el estator es suficiente sello para probar la hermeticidad, aunque siempre existe escurrimiento, tanto mayor, cuanto mayor sea la presin total resultante sobre la bomba. La suma de la presin de prueba ms la altura de la columna debe ser tal que no supere la altura manomtrica de la bomba para evitar daarla. 2.1.14. Cao Filtro: Se utiliza para evitar, (en el caso de rotura de estator con desprendimiento de elastmero), trozos de tamao regular del mismo, pueden estar dentro del espacio anular. Una vez cambiada la instalacin de fondo, estos pedazos de elastmero podrn ser recuperados con equipo especial y no permanecern en el pozo donde se corre el peligro que sean succionados nuevamente por la bomba. 2.2. Equipos de superficie. Una vez obtenidos los parmetros, mnimos de operacin, necesarios para accionar el equipo de subsuelo, es necesario dimensionar correctamente los equipos de superficie que sean capaces de proveer la energa requerida por el sistema. Esto significa que deben ser capaces de suspender la sarta de varillas y soportar la carga axial del equipo de fondo, entregar la torsin requerida y rotar al vstago a la velocidad requerida y prevenir la fuga de fluidos en la superficie. Los componentes de superficie de dividen en tres sistemas que son:

Cabezal de rotacin; Sistema de transmisin; y Sistema de frenado.

2.2.1. Cabezal de rotacin. El cabezal de rotacin debe ser diseado; para manejar las cargas axiales de las varillas, el rango de velocidad a la cual debe funcionar, la capacidad de freno y la potencia necesitara. Este es un equipo de accionamiento mecnico instalado en la superficie directamente sobre la cabeza de pozo. Consiste en un sistema de rodamientos o cojinetes que soportan la carga axial del sistema, un sistema de freno (mecnico o hidrulico) que puede estar integrado a la estructura del cabezal o ser un dispositivo externo. Un ensamblaje de instalacin que incluye el sistema de empaque para evitar la filtracin de fluidos a travs de las conexiones de superficie. Adems, algunos cabezales incluyen un sistema de caja reductora accionado por engranajes mecnicos o poleas y correas.

La torsin se halla transferida a la sarta de varillas mediante una mesa porta grampa. El movimiento del mismo dentro del eje hueco permite el ajuste vertical de la sarta de varillas de succin (a semejanza del sistema buje de impulso/vstago de perforacin). El pes de la sarta de varillas se halla suspendido a una grampa, provisto de cuatro pernos. La barra se puede levantar a travs del cabezal a fin de sacar el rotor del estator y lavar la bomba por circulacin inversa. Cabezales de rotacin

2.2.1.1. Plano del cabezal de una BCP.

2.2.2. Sistema de transmisin. Como sistema de transmisin se conoce el dispositivo utilizado para transferir la energa desde la fuente de energa primaria (motor elctrico o de combustin interna) hasta el cabezal de rotacin. Para la transmisin de torsin de una mquina motriz a una mquina conducida, existen al menos tres mtodos muy utilizados: Transmisin con engranajes, correas flexibles de caucho reforzado y cadenas de rodillos. Dependiendo de la potencia, posicin de los ejes, relacin de transmisin, sincrnica, distancia entre ejes y costo; se seleccionar el mtodo a utilizar.

En la mayora de las aplicaciones donde es necesario operar sistemas a velocidades menores a 150 RPM, es usual utilizar cabezales con caja reductora interna (de engranaje) con un sistema alternativo de transmisin, como correas y poleas. Esto se hace con el fin de no forzar al motor a trabajar a muy bajas RPM, lo que traera como resultado la falla del mismo a corto plazo debido a la insuficiente disipacin de calor. Sistema de correas y poleas.

2.2.3. Sistema de Freno La segunda funcin importante del cabezal es la de frenado que requiere el sistema. Cuando un sistema BCP esta en operacin, una cantidad significativa de energa se acumula en forma de torsin sobre las varillas. Si el sistema se para repentinamente, la sarta de varillas de bombeo libera esa energa girando en forma inversa para liberar torsin. Adicionalmente, a esta rotacin inversa se le suma la producida debido a la igualacin de niveles de fluido en la tubera de produccin y el espacio anular, en el momento de la parada. Durante ese proceso de marcha inversa, se puede alcanzar velocidades de rotacin muy altas. Al perder el control de la marcha inversa, las altas velocidades pueden causar severos daos al equipo de superficie, desenrosque de la sarta de varillas y hasta la rotura violenta de la polea el cabezal, pudiendo ocasionar esta situacin daos severos al operador.

Bombeo Electrosumergible A manera de informacin y por considerarse como otro sistema de recuperacin de hidrocarburos importante se explicar lo que es el Bombeo Electrocentrfugo. El bombeo electrocentrfugo sumergido ha probado ser un sistema artificial de produccin eficiente y econmico. En la actualidad ha cobrado mayor importancia debido a la variedad de casos industriales en los que es ampliamente aceptado. En la industria petrolera, comparativamente con otros sistemas artificiales de produccin 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 electrocentrfugo sumergido, debe reunir caractersticas que no afecten su funcionamiento como las altas relaciones gasaceite, las altas temperaturas, la presencia de arena en los fluidos producidos y medio ambiente de operacin agresivo, que son factores con influencias indeseables sobre la eficiencia del aparejo. Entre las caractersticas nicas del sistema estn su capacidad de producir volmenes considerables de fluido desde grandes profundidades, bajo una amplia variedad de condiciones del pozo y particularmente se distingue por que, su unidad de impulso o motor est directamente acoplada con la bomba en el fondo del pozo. El aparejo de bombeo elctrico trabaja sobre un amplio rango de profundidades y gastos. Su aplicacin es particularmente exitosa cuando las condiciones son propicias para producir altos volmenes de lquidos con bajas relaciones gas-aceite. El sistema opera sin empacador. Sumergido en el fluido del pozo y suspendido en el extremo inferior de la tubera de produccin, generalmente por arriba de la zona de disparos. Anteriormente, para el diseo del aparejo de bombeo elctrico se consideraba como nico requisito, que la bomba deba colocarse por abajo del nivel dinmico del fluido en el pozo, de tal manera que estuviera garantizada la alimentacin continua de lquidos en la succin de la bomba, previendo posibles variaciones en las condiciones del pozo. Adems, se supona la existencia del flujo de una sola fase lquida en la tubera de produccin, determinando las perdidas de presin por la friccin. Estas suposiciones, an hoy son validas para pozos productores de agua para aquellos con altas relaciones agua-aceite y volumenes despreciables de gas. Ms adelante, el procedimiento de diseo evolucion con la operacin de mtodos para determinar cadas de presin en tuberas verticales con flujo multifsico; entonces, tambin se utilizaron correlaciones para el clculo de propiedades PVT de los fluidos. Lo anterior permiti efectuar la seleccin del equipo de bombeo con mejor aproximacin, para pozos en los que existe una cantidad importante de gas que se produce con los lquidos. En estos casos se tomaron en cuenta los efectos del gas que se libera en la tubera de produccin conforme se reduce la presin, durante el viaje ascendente de los hidrocarburos hacia la superficie, de manera que, determinar la variacin de la densidad de la mezcla a presiones inferiores a la de burbujeo, condujo a diseos en los que las dimensiones del motor y de la bomba fueron hasta 50% menores, respecto a las obtenidas con las suposiciones mencionadas anteriormente. En la actualidad el diseo a mejorado, incorporando en los clculos la consideracin de que el volmen y propiedades fsicas de la mezcla, varan constantemente en el interior de la bomba; lo cual se traduce en reducciones importantes de su capacidad volumetrica, desde la presin de succin hasta la de descarga. Consecuentemente las dimensiones del motor y de la bomba son an menores, para lograr una operacin ms eficiente del sistema, para obtener en la superficie el gasto de lquidos deseado, manteniendo la presin necesaria en la cabeza del pozo.

Descripcin del equipo de bombeo Electrosumergible Una unidad tpica de bombeo electrocentrfugo sumergido est constituida en el fondo del pozo por los componentes: motor elctrico, protector, seccin de entrada, bomba electrocentrfuga y cable conductor. Las partes superficiales son: cabezal, cable superficial. Tablero de control, transformador. Se incluyen todos los accesorios necesarios para asegurar una buena operacin, como son: separador de gas, flejes para cable, extensin de la mufa, vlvula de drene. Vlvula de contrapresin, centradores, sensor de presin y temperatura de fondo, dispositivos electrnicos para control del motor, caja de unin, y controlador de velocidad variable. La integracin de los componentes es indispensables, ya que cada uno ejecuta una funcin esencial en el sistema para obtener las condiciones de operacin deseadas que permitan impulsar a la superficie el gasto requerido. figura 1. Distribucin de los componentes del aparejo en la forma tradicional como quedan colocados en el pozo. Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior Componentes Subsuperficiales Motor elctrico El motor elctrico colocado en la parte inferior de aparejo, recibe la energa desde una fuente superficial, a travs de un cable; su diseo compacto es especial, ya que permite introducirlo en la tubera de revestimiento existente en el pozo y satisfacer requerimientos de potencial grandes, tambin soporta una alta torsin momentnea durante el arranque hasta que alcanza la velocidad de operacin, que es aproximadamente constante para una misma frecuencia, por ejemplo: 3500 revoluciones por minuto (rpm) a 60 ciclos por segundo (Hz). Normalmente, consiste de una carcasa de acero al bajo carbn, con lminas de acero y bronce fijas en su interior alineadas con las secciones del rotor y del cojinete respectivamente. En la figura 2 se muestra el corte transversal de un motor, como los utilizados en aplicaciones de bombeo elctrico. Son bipolares, trfasicos, del tipo jaula de ardilla y de induccin: los rotores construidos con longitudes de 12 a 18 pg estn montados sobre la flecha y los estatores sobre la carcasa: el cojinete de empuje soporta la carga de los rotores. El interior del motor se llena con aceite mineral caracterizado por su alta refinacin, resistencia dielctrica, buena conductividad trmica y capacidad para lubricar a los cojinetes. Dicho aceite, permite que el calor generado en el motor, sea transferido a la carcasa y de sta a los fludos de pozo que pasan por la parte externa de la misma; razn por la que el aparejo no debe quedar abajo del intervalo disparado.

Pruebas de laboratorio indican que la velocidad del fluido que circula por el exterior del motor, debe ser de 1 pie/seg para lograr un enfriamiento adecuado. Los requerimientos de amperaje pueden variar desde 12 hasta 130 amperes (amps) y se logra mayor potencia, aumentando la longitud de la seccin del motor: cuando ste es sencillo, puede tener aproximadamente 30 pies de largo y Fig.2 desarrollar de 200 a 250 caballos de fuerza (hp), mientras que otros integrados en tandem alcanzan hasta 100 pies de largo y desarrollan 1000 (hp). La profundidad de colocacin del aparejo es un factor determinante en la seleccin del voltaje del motor debido a las prdidas de voltaje en el cable. Cuando la prdida de voltaje es demasiado grande, se requiere un motor de ms alto voltaje y menor amperaje. En pozos muy profundos, la economa es un factor importante: con un motor de ms alto voltaje es posible usar un cable ms pequeo y ms barato. Sin embargo, puede requerirse un tablero de control de ms alto voltaje y ms caro. Protector Este componente tambin llamado seccin sellante ver fig. 3, se localiza entre el motor y la bomba: est diseado principalmente para igualar la presin del fluido del motor y la presin externa del fluido del pozo a la profundidad de colocacin del aparejo. Adicionalmente tiene las siguientes cuatro funciones bsicas: 1. Conecta la carcasa de la bomba con la del motor y une rgidamente la flecha impulsora del motor con la flecha de la bomba. 2. Aloja un cojinete que absorbe el empuje axial desarrollado por la bomba. 3. Evita la contaminacin del aceite lubricante del motor con el fluido del pozo.

4. Provee un receptculo para compensar la expansin y contraccin del aceite lubricante del motor, debidas al calentamiento o enfriamiento de ste, cuando la unidad est trabajando o cuando est sin operar. Esta funcin equivale a igualar la presin interna en el motor con la presin externa en el pozo. Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior Existen dos tipos de protectores: el convencional y el de tres cmaras aislantes. El diseo mecnico y principio de operacin de los protectores difiere de un fabricante a otro. La diferencia principal est en la forma como el aceite lubricante del motor es aislado del fluido del pozo. El protector convencional, protege contra la entrada de fluido alrededor de la flecha. El contacto directo entre el fluido del pozo y del motor ha sido considerado el nico medio de igualar presiones en el sistema de sellado. Se ha fig.3 determinado que el mejoramiento real del funcionamiento del motor sumergible puede lograrse si el aceite del motor se asla completamente de los fluidos del pozo evitando cualquier contaminacin. Este enfoque llev al desarrollo de la seccin sellante tipo "D" en el cual se asla el aceite del motor del fluido del pozo por medio de un lquido inerte bloqueante. El protector de tres cmaras,.constituye realmente tres sistemas de sellos en uno. Cada cmara consiste de un sello mecnico y de un recipiente de expansin-contraccin. Aunque dos de los tres sellos mecnicos fallen por alguna razn, el motor sumergible queda protegido. Este tipo de seccin sellante proporciona la mejor proteccin disponible contra el cido sulfhidrico u otros fluidos contaminantes del pozo. Las caractersticas y beneficios de este tipo de protector son:

Tres sellos mecnicos ampliamente espaciados. Una distribucin amplia de los sellos que permite una mejor disipacin de calor. Cada sello mecnico protege su propio recipiente, creando tres secciones sellantes en una unidad. Un tubo permite que haya flujo de aceite lubricante entre los tres recipientes. La barrera elstica en la cmara superior permite la contraccin-expansin del aceite del motor cuando la temperatura cambia desde la superficie hasta el fondo y a la de operacin. La barrera elstica es resistente al ataque qumico y la penetracin del gas, por lo que el aceite del motor se protege efectivamente contra contaminantes. Cada recipiente es lo suficientemente grande para absorber la expansincontraccin volumtrica de los motores ms grandes existentes en el mercado.

Separador de gas: El separador de gas fig.4 es un componente opcional del aparejo construido integralmente con la bomba, normalmente se coloca entre sta y el protector. Sirve como succin o entrada de fluidos a la bomba y desva el gas libre de la succin hacia el espacio anular. El uso del separador de gas permite una operacin de bombeo ms eficiente en pozos gasificados, ya que reduce los efectos de disminucin de capacidad

de carga en las curvas de comportamiento, evita la cavitacin a altos gastos, y evita las fluctuaciones cclicas de carga en el motor producidas por la severa interferencia de gas. Existen dos tipos de separadores: Convencional, y Centrfugo., donde su operacin consiste en invertir el sentido del flujo del lquido, lo que permite que el gas libre contine su trayectoria ascendente hacia el espacio anular. Su aplicacin es recomendable en pozos donde a la profundidad de colocacin del aparejo, las cantidades de gas libre no son muy grandes. El separador centrfugo, que trabaja en la siguiente forma: en sus orificios de entrada, recibe la mezcla de lquido y gas libre que pasa a travs de una etapa de succin neta positiva, la cual imprime fuerza centrfuga a los fluidos; por diferencia de densidades el lquido va hacia las paredes internas del separador y el gas permanece en el centro. Una aletas guas convierten la direccin tangencial del flujo, en direccin axial; entonces el lquido y gas se mueven hacia arriba, pasan a travs de un difusor que conduce a los lquidos a la succin de la bomba y desva al gas hacia los orificios de ventilacin, donde el gas libre va al espacio anular por fuera de la turbina de produccin. Es necesario mencionar que la total eliminacin del gas libre, no es necesariamente la mejor forma de bombear el pozo. Por una parte, el volumen de fluidos que entra a la bomba es menor, pero la presin que la bomba debe entregar en la descarga se incrementa, debido a la menor relacin gas-aceite de la columna hidrulica en la tubera de produccin. Entre los efectos que causa la presencia de gas libre en el interior de la bomba estn: el comportamiento de la bomba se aparta del sealado en sus curvas caractersticas, reduccin de su eficiencia, fluctuacin de carga en el motor, posible efecto de cavitacin y otros consecuentes. Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior Fig. 4 Bomba Centrfuga Sumergible Su funcin bsica es imprimir a los fluidos del pozo, el incremento de presin necesario para hacer llegar a la superficie, el gasto requerido con presin suficiente en la cabeza del pozo. Las bombas centrfugas son de mltiples etapas fig. 5, y cada etapa consiste de un impulsor giratorio y un difusor estacionario. El tamao de etapa que se use determina el volumen de fluido que va a producirse, la carga o presin que la bomba genera depende, del nmero de etapas y de este nmero depende la potencia requerida. En una bomba de impulsores flotantes, stos se mueven axialmente a lo largo de la flecha y pueden descansar en empuje ascendente o descendente en cojinetes, cuando estn en operacin. Estos empujes a su vez, los absorbe un cojinete en la seccin sellante. En la bomba de impulsores fijos, estos no pueden moverse y el empuje desarrollado por los impulsores los amortigua un cojinete en la seccin sellante. Los empujes desarrollados por los impulsores dependen de su diseo hidrulico y mecnico, adems del gasto de operacin de la bomba. Una bomba operando un gasto superior al de su diseo produce empuje ascendente excesivo y por el contrario operando a un gasto

inferior produce empuje descendente. A fin de evitar dichos empujes la bomba debe de operar dentro de un rango de capacidad recomendado, el cual se indica en las curvas de comportamiento de las bombas y que generalmente es de 75 % al 95% del gasto de mayor eficiencia de la bomba. Un impulsor operando a una velocidad dada, genera la misma cantidad de carga independientemente de la densidad relativa del fluido que se bombea, ya que la carga se expresa en trminos de altura de columna hidrulica de fluido. De esta caracterstica se desprende el siguiente concepto: La presin desarrollada por una bomba centrfuga sumergible, depende de la velocidad perifrica del impulsor y es independiente del peso del lquido bombeado. La presin desarrollada convertida a longitud de columna hidrulica que levanta la bomba, es la misma Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior Fig.5 cuando la bomba maneje agua de densidad relativa 1.0, aceite de densidad relativa 0.85, salmuera de densidad relativa 1.35, o cualquier otro fluido de diferente densidad relativa. En estos casos la lectura de la presin en la descarga de la bomba es diferente, nicamente permanecen fijos el dimetro y la velocidad del impulsor. Una interpretacin diferente del concepto anterior, es que cada etapa de la bomba imprime a los fluidos un incremento de presin exactamente igual. En esta forma, si la primera etapa eleva la presin en 0.5 (Kg/cm2) y la bomba tiene 20 etapas, el incremento total de presin que se obtiene es de 10 (Kg/cm2). Caractersticas de la bomba: Para establecer las posibilidades de aplicacin de una bomba ya construida, por lo que se refiere al gasto que puede manejar, ver tabla 1, es necesario determinar mediante pruebas prcticas, sus curvas caractersticas o de comportamiento; las cuales indican para diversos gastos, los valores de eficiencia y longitud de columna hidrulica que es capaz de desarrollar la bomba; as como, la potencia al freno en cada caso. Las pruebas prcticas de la bomba se realizan utilizando agua dulce de densidad relativa 1.0 y viscosidad 1-0 cp hacindola trabajar a velocidad constante y estrangulando la descarga. Durante la prueba se miden en varios puntos: el gasto, el incremento de presin a travs de la bomba y la potencia al freno. El incremento de presin se convierte a carga de columna hidrulica y se calcula la eficiencia total de la bomba. Con base en esos datos se dibujan las curvas de carga, potencia al freno y eficiencia en funcin del gasto manejado. La construccin de grficas con curvas caractersticas para una bomba se realiza de la siguiente manera:

Tabla 1 1. El gasto se mide por medio de recipientes aforados u orificios calibrados 2. La altura total de elevacin o carga hidrulica, se determina fijando la altura de succin por medio de un vacumetro y la altura de descarga por medio de un manmetro. 3. La potencia se determina por medio de un dinammetro o por la potencia que alcance el motor elctrico de acondicionamiento, tomando en consideracin su rendimiento. 4. El nmero de revoluciones por minuto se obtiene por medio de un tacmetro o por medio de un contador de revoluciones. 5. La eficiencia se obtiene al despejarla de la frmula de la potencia. Siguiendo las consideraciones anteriores y mediante pruebas sucesivas, se van construyendo las curvas caractersticas de la bomba. Cada curva representa el comportamiento de la bomba a una velocidad particular para alturas de elevacin variables, lo que en la prctica se consigue generalmente de la siguiente manera: se cierra la vlvula de descarga y se hace funcionar la bomba a su nmero normal de revoluciones por minuto, por ejemplo a 3500 rpm, en este caso el gasto es cero y en la bomba se establece una presin que alcanza aproximadamente unos 5300 pies, para lo cual, se requiere una potencia de 40 Hp, todo lo anterior para 100 etapas. Se abre progresivamente la vlvula de descarga y empieza el flujo: la curva de capacidad de carga, baja progresivamente, las curvas de potencia y eficiencia van aumentando a medida que aumenta el gasto Continuando con la apertura de la vlvula, se disminuye el valor de la carga y aumentan los valores del gasto, la eficiencia y la potencia. El valor mximo de eficiencia corresponde a los valores de gasto y carga para los cuales se construy la bomba. Sin embargo, las bombas en realidad se utilizan para bombear lquidos de diferentes densidades y viscosidades, operando a otras velocidades tambin constantes.

En estos casos es necesario tomar en cuenta el efecto de algunos parmetros a fin de predecir el comportamiento de la bomba bajo condiciones reales de operacin: Efecto del cambio de velocidad: El gasto varia en proporcin directa a los cambios de velocidad de la bomba. La carga producida es proporcional al cuadrado de la velocidad y la potencia es proporcional al cubo de la velocidad. La eficiencia de la bomba permanece constante con los cambios de velocidad. Efecto de la densidad relativa: La carga producida por un impulsor no depende de la densidad relativa. Entonces la curva de capacidad de carga no depende de la densidad relativa, la potencia varia directamente con la densidad relativa y la eficiencia de la bomba permanece constante independientemente de la densidad del lquido. Efectos de cambio del dimetro de impulsor: La capacidad de carga varia directamente con el dimetro de los impulsores y la potencia varia directamente con el cubo del dimetro. La eficiencia de la bomba no cambia. Las grficas de curvas de comportamiento para cada bomba, las publica el fabricante adems de las curvas de eficiencia carga y potencia vs gasto, incluye informacin respecto al dimetro de tubera de revestimiento en que puede introducirse la bomba, tipo y nmero de serie de la misma, ciclaje de la corriente para alimentar al motor, velocidad de la flecha del motor y el nmero de etapas considerado en la elaboracin. En cuanto a la forma de utilizar las grficas de curvas caractersticas, se tiene que de acuerdo al ciclaje (Hz) de la corriente disponible, se selecciona un grupo de grficas, verificando que su nmero de serie o dimetro externo, sea tal que puedan introducirse en la tubera de revestimiento existente en el pozo; de este grupo se selecciona una que maneje con mayor eficiencia el gasto deseado las condiciones de profundidad de colocacin de la bomba. Una vez seleccionada la grfica, a partir de dicho gasto, se traza una lnea vertical, hasta intersectar con las curvas de potencia, eficiencia y capacidad de carga, de tal forma que se hagan las lecturas en las escalas correspondientes. Fenmeno de Cavitacin: Si la presin absoluta del lquido en cualquier parte dentro de la bomba cae debajo de la presin de saturacin correspondiente a la temperatura de operacin, entonces se forman pequeas burbujas de vapor. Estas burbujas son arrastradas por el lquido fluyendo, hacia regiones de ms altas presiones donde se condensan o colapsan. La condensacin de las burbujas produce un tremendo incremento en la presin lo que resulta similar a un golpe de martillo o choque. Este fenmeno se conoce como Cavitacin. Dependiendo de la magnitud de la cavitacin, sta puede resultar en una destruccin mecnica debida a la erosin, corrosin y a la intensa vibracin. La cavitacin tambin tiene un efecto significativo en el comportamiento de la bomba. Su capacidad y eficiencia se reducen.

Cable Conductor Elctrico La energa elctrica necesaria para impulsar el motor, se lleva desde la superficie por medio de un cable conductor, el cual debe elegirse de manera que satisfaga los requisitos de voltaje y amperaje para el motor en el fondo del pozo, y que rena las propiedades de aislamiento que impone el tipo de fluidos producidos. Existe en el mercado un rango de tamaos de cable, de configuracin plana y redonda, ver fig 6, con conductores de cobre o aluminio, de tamaos 2 al 6. El tamao queda determinado por el amperaje y voltaje del motor as como por el espacio disponible entre las tuberas de produccin y revestimiento. Considerando la longitud de un conductor para la aplicacin de un voltaje dado, los volts por pie disminuyen conforme el alambre es ms largo, como consecuencia la velocidad del electrn disminuye lo que resulta en una reduccin de corriente, en otras palabras, "la resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor".

Fig. 6 Cuando la seccin transversal o dimetro de un alambre es mayor, tiene un efecto contrario sobre la resistencia ya que el nmero de electrones libres por unidad de longitud se incrementa con el rea. Bajo esta condicin la corriente se incrementar para una fuerza electromotriz (fem) dada ya que se mueven ms electrones por unidad de tiempo, en otras palabras "La resistencia es inversamente proporcional al rea de la seccin transversal del conductor". Cuando se usan cables en sistemas de alto voltaje, cada uno de los conductores est rodeado por un considerable espesor de material aislante y algunas veces con una cubierta de plomo Aunque la corriente normal fluye a lo largo del conductor, existe una pequea corriente que pasa a travs del aislamiento (fuga de corriente) de un conductor a otro. Esta fuga se considera despreciable.

El aislamiento de los cables debe resistir las temperaturas y presiones de operacin en el pozo. Sin embargo, para los cables utilizados tambin existen limitaciones debidas a materiales utilizados en su construccin. Los cables estndar tienen en promedio 10 aos de vida a una temperatura mxima de 167 F y se reduce a la mitad por cada 15 F de exceso por arriba del mximo. El medio ambiente bajo el que opera el cable tambin afecta directamente su vida. Sin embargo hay cables que resisten temperaturas del orden de 350 F. La instalacin del cable se realiza fijndolo en la parte externa de la tubera de produccin con flejes, colocando de 3 a 4 por cada lingada; en la seccin correspondiente a los componentes del aparejo, es recomendable colocar flejes cada metro, debido a que esta seccin es de mayor dimetro y puede daarse durante las operaciones de introduccin al pozo, por lo que comunmente se instalan protecciones adicionales llamadas guarda cable. A lo largo de esta seccin la configuracin del cable es plana y se le llama extensin de la mufa, la cual constituye el contacto con el motor. La unin de la extensin de la mufa y el cable conductor se denomina empate; su elaboracin se realiza cuidadosamente en la localizacin del pozo ya que constituye una de las partes dbiles de la instalacin. Un empate tambin puede ser necesario en cualquier punto a lo largo del cable, donde se detecte una falla del mismo o donde la longitud del cable sea insuficiente para llegar a la superficie. Componentes superficiales Bola Colgadora Este dispositivo se coloca en un nido sobre el rbol de vlvulas. Su funcin es sostener la tubera de produccin, permitir su paso y el de los tres conductores del cable, proporcionando el sello necesario en el espacio anular entre tubera de produccin y de revestimiento para evitar fuga de fluidos a la superficie. Est construida de acero, cubierta de neopreno. En el caso de instalaciones marinas el paso de los conductores del cable, lo tiene integrado y su contacto es como el de la mufa. Caja de viento Se instala por razones de seguridad entre el cabezal del pozo y el tablero de control, debido a que el gas puede viajar a lo largo del cable superficial y alcanzar la instalacin elctrica en el tablero. En la caja de viento o de unin, los conductores del cable quedan expuestos a la atmsfera evitando esa posibilidad. Tablero de control Es el componente desde el que se gobierna la operacin del aparejo de produccin en el fondo del pozo. Dependiendo de la calidad de control que se desea tener, se seleccionan los dispositivos que sean necesarios para integrarlos al tablero. Este puede ser sumamente sencillo y contener nicamente un botn de arranque y un fusible de proteccin por sobre carga; o bien puede contener fusibles de desconexin por sobrecarga y baja carga, mecanismos de relojera para restablecimiento automtico y

operacin intermitente, protectores de represionamiento de lneas, luces indicadores de la causa de paro, ampermetro, y otros dispositivos para control remoto, los tipos de tablero existentes son electromecnicos o bien totalmente transistorizados y compactos. Transformador Este componente se utiliza para elevar el voltaje de la lnea al voltaje requerido en la superficie para alimentar al motor en el fondo del pozo; algunos estn equipados con interruptores "taps"que les dan mayor flexibilidad de operacin. Se puede utilizar un solo transformador trifsico o un conjunto de tres transformadores monofsicos. Accesorios Con el propsito de asegurar una mejor operacin del equipo es necesario contar con algunos accesorios. Vlvula de contra presin Se coloca de una a tres lingadas de tubera por arriba de la bomba. Esta vlvula permite el flujo en sentido ascendente, de manera que cuando el motor deja de trabajar, impide el regreso de la columna de fluidos y evita el giro de la flecha de la bomba en sentido contrario, lo cual la daara. Vlvula de drene Se coloca de una a tres lingadas por arriba de la vlvula de contra presin. Su funcin es establecer comunicacin entre el espacio anular y la tubera de produccin, con el propsito de que sta se vace cuando se extrae el aparejo del pozo. Para operarla, se deja caer una barra de acero desde la superficie por la tubera de produccin; la barra rompe un perno y deja abierto un orificio de comunicacin con el espacio anular. Controlador de velocidad variable Este dispositivo puede ser considerado como equipo accesorio u opcional, nicamente bajo ciertas circunstancias que impone el mismo pozo. Eventualmente la informacin disponible para efectuar un diseo no es del todo confiable y como consecuencia se obtiene una instalacin que no opera adecuadamente; anteriormente la alternativa sera redisear e instalar un nuevo aparejo, debido a que el sistema de bombeo elctrico trabaja a velocidad constante para un mismo ciclaje. En otros casos, algunos pozos son dinmicos en cunto a parmetros de presin de fondo, produccin, relacin gas-aceite y otros para los cuales no es recomendable la operacin de un aparejo con velocidad constante. Lo anteriormente expuesto limita la aplicacin del sistema a pozos estables donde el nmero de etapas de la bomba, sus dimensiones y velocidad podran ser constantes. El controlador de velocidad variable permite alterar la frecuencia del voltaje que alimenta al motor y por lo tanto modificar su velocidad. El rango de ajuste de la frecuencia es de 30 a 90 Hz, lo que implica su amplio rango de velocidades y por lo tanto de gastos que es posible manejar. Una alta frecuencia incrementa la velocidad y el gasto; una baja frecuencia, los disminuye.

Otros accesorios pueden ser los sensores de presin y de temperatura de fondo, centradores, carrete de cable, cajas protectores para transporte del equipo, etc. La integracin de todos los componentes descritos es indispensable, ya que cada uno ejecuta una funcin esencial en el sistema, para obtener en la superficie el gasto de lquido deseado, manteniendo la presin necesaria en la boca del pozo.

DISEO, SELECCIN Y OPTIMIZACIN DEL SISTEMA DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE (ESP) Ing. Marcelo Hirschfeldt.El Sistema de Bombeo Electrosumergible (ESP- Electric Submersible Pump) es uno de los mtodos de levantamiento artificial de mayor capacidad en lo que respecta a caudal de extraccin. Si bien es un sistema que da tras da incorpora desarrollos tecnolgicos para enfrentar mayores retos en profundidad y caudal, tambin lo est haciendo para reducir sus caudales al mnimo y ser una alternativa vlida para bajos caudales y competir con otros sistemas de levantamiento. Durante este curso se revisarn todos los conceptos tericos y prcticos que hacen al principio de funcionamiento del bombeo centrfugo y cada uno de los componentes del sistema ESP. Se contemplarn todos los aspectos operativos tanto para el operador como para las empresas que brindan servicios de provisin e instalacin de equipos. As mismo se analizarn fallas en componentes a partir del anlisis de causa raz de cada uno de los elementos que componen un sistema de produccin. Se acompaar cada clase con videos, fotografas, animaciones y piezas fsicas (partes de los componentes) para lograr un mejor entendimiento de los conceptos transmitidos. Tambin se realizarn ejercicios prcticos en forma manual y con la utilizacin de software de ltima generacin y as poder entender el impacto de las variables de diseo y operacin sobre el sistema ESP.