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OPTIMIZACIÓN, DISEÑO Y ANÁLISIS DEL SISTEMA DE BOMBEO

ELECTROSUMERGIBLE (SubPUMP®)

OBJETIVO DEL CURSO.

Este curso sobre SubPUMP tiene como objetivo básico presentar un repaso

sobre el flujo multifásico y el análisis de sistemas aplicados al

levantamiento artificial con bombas electrosumergibles (ESP). Así mismo,

se muestra el proceso de diseño y análisis de estas instalaciones con

SubPUMP. Con un máximo de 15 participantes.

DIRIGIDO A:

Personal de producción/optimización y yacimiento con conocimientos en el

sistema de levantamiento artificial de bombeo electro sumergible.

Duración: 40 Hrs.

Instructor: Ing. Ricardo Maggiolo e Instructor de Simulación. 

CONTENIDO PROGRAMÁTICO:

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE PRODUCCIÓN

1.1 El Sistema de producción y sus componentes

1.2 Proceso de producción para un pozo

•  Recorrido de los fluidos en el sistema

1.3 Capacidad de producción del sistema-pozo

•  Balance de energía en el nodo

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•  Curvas de oferta y demanda de energía en el fondo del pozo. Curvas

VLP/IPR

•  Optimización del sistema-pozo: Análisis Nodal

1.4 Métodos de producción: Flujo natural y Levantamiento artificial

•  Levantamiento Artificial por Gas Continuo (LAG o “Gas lift”)

•  Levantamiento Artificial por Bombeo Electro-sumergible (BES o

“ESP”)

•  Levantamiento Artificial por Bombeo Mecánico con cabillas de succión

(BM o “SRP”)

•  Levantamiento Artificial por Bombeo de Cavidades Progresivas (BCP o

“PCP”)

•  Levantamiento Artificial por Bombeo Hidráulico Jet (BHJ)

1.5 Selección del método de producción

1.6 Cese del flujo natural y requerimientos de capacidad de bombeo y de

energía

CAPÍTULO 2

BOMBEO ELECTRO-SUMERGIBLE. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

2.1 Descripción general del funcionamiento del equipo

•  Recorrido y transformación de la energía electromotriz

•  Areas de aplicación

o  Producción vs Profundidad en función del tamaño del revestidor

o  Potencia disponible

o  Temperaturas permisibles

o  Configuraciones del equipo

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-  Efecto de la frecuencia de la corriente trifásica sobre el

comportamiento del motor

o  Separador de Gas/Entrada estándar

-  Descripción de la entrada estándar. 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.

-  Separador de gas vs Manejador de gas

o  Protector/Sello del Motor

-  Funciones del protector

-  Tamaños/Series disponibles

-  Descripción de los 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

o  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. Máxima caída

permisible.

-  Ejemplo de selección del cable

-  Geometría del cable: Plano y redondo. Desventajas de cada uno.

-  Nomenclatura de fabricación

-  Cable de extensión del motor, “motor lead extensión, MLE”

o  Sensores de P y T de fondo

-  Función del sensor

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-  Descripción del sensor

-  Rangos disponibles para aplicaciones BES

-  Multisensores

o  Limitaciones físicas del equipo de subsuelo (N° máximo de etapas)

-  Máxima resistencia al eje de la bomba

-  Presión de estallido de la carcaza de la bomba

-  Máximo empuje descendente

-  Máxima potencia disponible

-  Tamaño mínimo de revestidor

-  Herramienta “Y”

-  Severidad “Dog leg”

•  Equipo de Superficie

o  Cabezal Especial

o  Caja de Venteo

o  Cable de Superficie

o  Transformadores de Potencia

-  Relación de transformación (RT)

-  Placa del transformador secundario

-  Selección de los Taps según requerimientos de tensión eléctrica del

sistema

-  Capacidad de potencia disponibles, KVA

o  Variadores de Frecuencia, VSD.

-  Funciones del VSD.

-  Descripción del variador

-  Leyes de Afinidad y Cono de eficiencia

-  Aplicaciones de los VSD a través de ejemplos numéricos

o  Arrancador Estándar/Panel de Control

o  Fuente primaria de energía

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CAPÍTULO 3

DISEÑO / SELECCIÓN DEL EQUIPO BES / ESP

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

•  Comportamiento de Afluencia de Formaciones Productoras

o  Flujo monofásico: Ecuación de Darcy

o  Flujo multifásico: Ecuación de Vogel

o  Ejemplo numérico

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

•  Comportamiento del flujo multifásico en tuberías

o  Ecuación general del gradiente de presión dinámica

o  Algoritmo para calcular las pérdidas de presión del fluido

o  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.

o  Ejemplo numérico

3.3 Determinación de la Fracción de Gas Libre que entra a la Bomba,

GIP

•  Factor HoldUp a la entrada de la bomba

o  Eficiencia de separación natural

o  Justificación del uso del separador de gas: eficiencia del separador y

eficiencia de separación total.

•  Fracción de gas que entra a la bomba GIP

o  Justificación del uso de manejadores de gas

o  Ejemplo numérico

3.4 Determinación de la presión de descarga requerida en la

bomba, Pdesc.

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•  Uso de la correlación de Hagedorn & Brown en la tubería de

producción desde el cabezal hasta la descarga de la bomba

o  Determinación de la nueva relación gas-petróleo por encima de la

bomba

o  Ejemplo numérico

3.5 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.

o  Cálculo de la tasa de flujo, densidad y viscosidad del fluido en la

bomba a la PIP.

o  Cálculo de la tasa de flujo, densidad y viscosidad del fluido en la

bomba a la Pb nueva

o  Cálculo de la tasa de flujo, densidad y viscosidad del fluido en la

bomba 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

o  Caso cuando todo el GIP se disuelve en el petróleo dentro de la

bomba

o  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

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•  Ejemplo numérico

•  Curva del Sistema

3.6 Selección del Equipo de Subsuelo

•  Selección de la Bomba: Criterios de selección de la bomba.

o  Selección del número de etapas y de las carcazas (housings)

o  Cálculo de los requerimientos de potencia de la bomba considerando

los efectos viscosos.

o  Cálculo de los requerimientos de potencia del motor

o  Ejemplo numérico

•  Selección del Motor: Criterios de selección del motor

o  Ejemplo numérico

•  Selección del Protector

•  Selección del Cable de Potencia

o  Cálculo de la caída de tensión eléctrica en el cable.

o  Requerimientos de tensión eléctrica en superficie3.7 Selección del Equipo de Superficie

•  Cálculo de los requerimientos de potencia en superficie, KVA

•  Selección del Transformador Secundario

o  Selección de los “Taps”

•  Selección del VSD.

o  Determinación del Cono de Eficiencia.

o  Determinación de la Curva del Sistema

o  Ubicación óptima de la curva del Sistema dentro del Cono de

Eficiencia

3.8 Diseño completo de una instalación con el Simulador SubPump™ 9.0

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CAPÍTULO 4

INSTALACIÓN/ARRANQUE/OPERACIÓN, ANÀLISIS, DIAGNÓSTICO Y

CONTROL DEL EQUIPO BES/ESP

4.1 Recomendaciones para el Manejo/Transporte del Equipo

4.2 Instalación del Equipo. Recomendaciones durante la bajada del

equipo

4.3 Arranque inicial. Carta amperimétrica.

4.4 Operación y Control

4.5 Monitoreo de Parámetros Eléctricos e Hidráulicos

4.6 Diagnóstico mediante la interpretación de las cartas amperimétricas

CAPITULO 5

SIMULACIÓN CON EL PROGRAMA SUBPUMP V 9.00 DE IHS ENERGY.

Instructor: Ing. Marilin Rangel Soporte técnico IHS

Se ilustran el diseño y el análisis  de instalaciones con BES con varios

casos para familiarizar al usuario con los tipos de análisis y el proceso de la

entrada de datos.

Se presentan 10 ejemplos prácticos:

Objetivo: Conocimiento del Programa

Revisión de las ventanas de datos, procedimiento para entrada de datos,

índice de productividad como método IPR, solución para el caudal total,

proceso de selección de bomba, motor, y cable. Se permite fluctuar el

número de etapas para ver el efecto slip  del motor. El gas se considera

que entra nuevamente en solución en las etapas. El fluido es un crudo

medio con corte de agua del 55%.

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Objetivo: Cálculo de la profundidad de la bomba

Vogel corregido por agua como método IPR, selección de bomba, motor, y

cable. Pozo desviado. Se permite fluctuar el número de etapas para ver el

efecto slip del motor. En ‘Preferencias’, asumir que el gas se comprime en

las etapas. Crudo pesado con corte de agua del 35%.

Objetivo: Cálculo de las condiciones a la entrada de la bomba

Vogel corregido por agua como método IPR, selección de bomba, motor, y

cable. Se permite fluctuar el número de etapas para ver el efecto slip 

del motor, luego se selecciona una cubierta o housing . En ‘Preferencias’,

asumir que el gas se comprime en las etapas. El fluido es un crudo medio

con corte de agua del 12%. Se adicionan factores de reducción de la

capacidad normal (derating ). Cálculos de calentamiento del fluido en el

motor. Estudios de casos o sensibilidad con profundidad de la bomba

Objetivo: Analizar instalaciones BES existentes con SubPUMP®

Se fija el número de etapas. El Gas se comprime en las etapas. Petróleo

crudo medio con corte de agua del 15%. Análisis de Sensibilidad para la

frecuencia de diseño y la selección de la bomba.

Objetivo: Familiarizarse con el Método de Diseño Rápido en SubPUMP®

No se soluciona ninguna variable en especial. Gas se comprime en las

etapas. Petróleo medio con corte de agua del 12%. Sensibilice la

frecuencia de diseño y la selección de la bomba.

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Objetivo:  Como se analizan las instalaciones BES existentes con

SubPUMP®

Se fija el número de etapas. Gas se comprime en las etapas. Petróleo

crudo medio con corte del agua del 15%. Análisis de Sensibilidad para la

frecuencia de diseño y la selección de la bomba.

Objetivo: Familiarizarse con el Método de Diseño Rápido en SubPUMP®

No se soluciona ninguna variable en especial. Gas se comprime en las

etapas. Petróleo medio con corte de agua del 12%. Sensibilice la

frecuencia de diseño y la selección de la bomba.

Objetivo: Conexión SubPUMP® - PERFORM™

Cómo importar un archivo de datos de PERFORM y para la curva Inflow .

Estudio de viabilidad para convertir un pozo existente con gas lift a BES,

comparación de bombas.