Fundamentos de Bombeo Electrosumergible by a8nH5Jy1

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									  Aplicación de Sistemas de Bombeo
    Electrosumergible en Campos
  Maduros con condiciones severas
Javier Villegas, Raul Aracena, Luis Moncada, Oscar Muñoz (Baker Hughes Centrilift)
                       Roberto Rosa, Mario Ottulich (Tecpetrol)




                                                   3er Congreso de Producción
                                                           Mendoza, Argentina
                                                             Septiembre, 2006
                                                               3er Congreso de Producción, Mendoza - 1
Evolución del descubrimiento




 Este grafico representa la acumulación de reservas descubiertas a través del tiempo y
  de reservas explotadas.


                                                              3er Congreso de Producción, Mendoza - 2
Producción en Campos Maduros




 En 1982 la principal producción provenía de los yacimientos nuevos, mientras que la
  expectativa a futuro es que la principal producción la entregaren los yacimientos
  maduros.
 Este trabajo describe la aplicación exitosa de sistemas de Bombeo Electrosumergibles
  (BES) en un campo maduro con condiciones severas
                                                              3er Congreso de Producción, Mendoza - 3
Yacimiento El Tordillo
                             Producción: 4,320 m3 de petróleo
                             Porcentaje de Agua: 90%




                  117 Km2




    El Tordillo


                     El yacimiento el Tordillo abarca un área de 117 Km2.
                     Ubicado en la Cuenca del Golfo San Jorge, provincia
                     de Chubut, en la parte sur de la República Argentina.

                                                 3er Congreso de Producción, Mendoza - 4
Yacimiento El Tordillo
                Distribución de Pozos
               Sistemas de Levantamiento Artificial



                                              24; 3%
                                                        BES            Sistemas BES producen
 476; 65%
                                               9; 1%    MB             57% del fluido total de El
                                                        PCP             Tordillo, con 42% de la
                                                        Surgente           producción Neta
                                           227; 31%



    Tipo de                              Producción        Bruta por      Producción           Neta por
                      Cantidad
    Sistema                              Bruta (m3/d)     Pozo (m3/d)     Neta (m3/d)         Pozo (m3/d)
       BES                227                 24.935          108.6          1.800                  8,0
        BM                476                 17.785          36.6           2.400                  5,0
       PCP                 24                   750           31.25            70                   2,9
    Surgente                9                   150           16.6             47                   5,2
     TOTAL                736                 43.620               -         4.320                    -
Datos operativos a Junio 2006
                                                                          3er Congreso de Producción, Mendoza - 5
Yacimiento El Tordillo
Principales Unidades del Yacimiento

  Formación el Trebol
     •   Profundidad media del tope (E-4 ó Purple): 770 a 910 mbnm
     •   Espesor medio: 300m
     •   Porosidad Promedio: 30% (datos de perfiles)
     •   Petróleos degradados, altos volúmenes de agua, presencia de sólidos (oAPI
         promedio 22)


  Formación Comodoro Rivadavia
        Profundidad media del tope (Cr-29 ó Red): 1.070 a 1.200 mbnm
        Espesor medio: 900m
        Porosidad Promedio: 21 - 24%
        Petróleos semidegradados + agua (oAPI promedio 22)


  Formación Mina El Carmen
        Profundidad media del tope (Mc-99 ó Brown): 1.920 a 2.180 mbnm
        Espesor medio: >900m
        Porosidad Promedio: 15%
        Petróleos livianos + gas (oAPI >22 <30)
                                                                             5-1/2”Casing
                                                                            TVD ~ 2,900m
                                                                        3er Congreso de Producción, Mendoza - 6
Yacimiento El Tordillo
 Información de diseño de un pozo promedio




El Tordillo tiene condiciones de alta temperatura, producción de arena y carbonatos.
Las características del yacimiento requieren que los sistemas BES sean instalados
por debajo de las zonas productoras para maximizar la producción de los pozos.
                                                           3er Congreso de Producción, Mendoza - 7
                                                                                                                                                                                                           Cantidad Electros
                                                                                                                                       Ja




                                                                                                                                                   0
                                                                                                                                                                                 50
                                                                                                                                                                                                            100
                                                                                                                                                                                                                                                                  150
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                200
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            250
                                                                                                                                          n-
                                                                                                                                             9
                                                                                                                                      M 9
                                                                                                                                        ar
                                                                                                                                           -9
                                                                                                                                      M 9                                               1.04
                                                                                                                                        ay
                                                                                                                                           -9
                                                                                                                                               9                                        1.04
                                                                                                                                       Ju                          0.50
                                                                                                                                          l-9                      0.52
                                                                                                                                      Se 9                                                                                                                                            2.61
                                                                                                                                          p-                       0.50
                                                                                                                                             9
                                                                                                                                      N 9                                                                                1.92
                                                                                                                                        ov
                                                                                                                                           -9                                                              1.60
                                                                                                                                       Ja 9
                                                                                                                                          n-                                 0.77
                                                                                                                                             0                                                                                                       2.25
                                                                                                                                      M 0                                                                        1.82
                                                                                                                                        ar
                                                                                                                                           -                                                                 1.67
                                                                                                                                      M 00                                                                 1.58
                                                                                                                                        ay
                                                                                                                                           -0
                                                                                                                                               0                                                                                                            2.27
                                                                                                                                       Ju                                                                         1.80
                                                                                                                                          l-0
                                                                                                                                               0                                                              1.64
                                                                                                                                      Se                                                                                          2.18
                                                                                                                                          p-                                            1.07
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  Inhibidor de Incrustaciones



                                                                                                                                      N 0                                               1.09
                                                                                                                                        ov
                                                                                                                                           -0                                                   1.28
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            Inicio instalacion linea 10.4Kv




                                                                                                                                       Ja 0                                                                        1.79
                                                                                                                                          n-                               0.69
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                      M 1                                                         1.38
                                                                                                                                        ar
                                                                                                                                           -0                                                    1.33
                                                                                                                                      M 1                                                                         1.75
                                                                                                                                        ay
                                                                                                                                           -0
                                                                                                                                               1                          0.64
                                                                                                                                       Ju                                                                      1.71
                                                                                                                                          l-0                                                                  1.71
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Bombas Resistentes a la abrasion




                                                                                                                                      Se 1                                                                        1.83
                                                                                                                                          p-                                             1.20
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                      N 1                                         0.94
                                                                                                                                        ov
                                                                                                                                           -0                                          1.11
                                                                                                                                       Ja 1                                          1.04
                                                                                                                                          n-                                  0.81
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                      M 2                                         0.94




                                                                                                                    Cant. BES
                                                                                                                                        ar
                                                                                                                                           -0                                0.76
                                                                                                                                      M 2                                                           1.38
                                                                                                                                        ay
                                                                                                                                           -0
                                                                                                                                               2                         0.76
                                                                                                                                       Ju                            0.59
                                                                                                                                                                                                                                                                        Motor S-375 Modificado
                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Bombas con Recirculacion




                                                                                                                                          l-0
                                                                                                                                               2                                      1.02
                                                                                                                                      Se                                                        1.30




                                                                                                                    Indice
                                                                                                                                          p-                                                           1.48
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                      N 2                                                              1.48
                                                                                                                                        ov
                                                                                                                                           -0                                                1.19
                                                                                                                                       Ja 2
                                                                                                                                          n-                                                                1.61
                                                                                                                                             0                                                             1.57
                                                                                                                                                                                                                                  Aceite Alta Temperatura - CL6




                                                                                                                                      M 3                                                      1.23
                                                                                                                                        ar
                                                                                                                                           -0                                     0.90
                                                                                                                                      M 3                                 0.63
                                                                                                                                        ay
                                                                                                                                           -0
                                                                                                                                               3                             0.74
                                                                                                                                       Ju                                      0.83
                                                                                                                                          l-0                                                1.15
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Evolución Indice Intervencion




                                                                                                                    Linea Tendencia   Se 3                                                      1.28
                                                                                                                                                                                                                                                                        Cable con Capilar




                                                                                                                                          p-                     0.43
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                      N 3                        0.41
                                                                                                                                        ov
                                                                                                                                           -0                                        1.03
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   Evolucion Indice Intervenciones 1999 -2005




                                                                                                                                       Ja 3
                                                                                                                                          n-                                      0.90
                                                                                                                                             0                       0.58
                                                                                                                                      M 4                              0.66
                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Motor S-375 con Recirculacion




                                                                                                                                        ar
                                                                                                                                           -0                     0.46
                                                                                                                                      M 4                           0.55
                                                                                                                                        ay
                                                                                                                                           -0
                                                                                                                                               4                                      0.99
                                                                                                                                       Ju                               0.61
                                                                                                                                          l-0                                    0.87
                                                                                                                                      Se 4                                     0.79
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Empalme de Transposicion




                                                                                                                                          p-               0.26
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                      N 4                              0.69
                                                                                                                                        ov
                                                                                                                                           -0                       0.56
                                                                                                                                       Ja 4
                                                                                                                                          n-                           0.70
                                                                                                                                             0                           0.77
                                                                                                                                      M 5                                               1.06
                                                                                                                                        ar
                                                                                                                                           -0                     0.45
                                                                                                                                      M 5                 0.21
                                                                                                                                        ay
                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Bombas Centurion




                                                                                                                                           -0
                                                                                                                                               5              0.42
                                                                                                                                       Ju                   0.34
                                                                                                                                          l-0                   0.47
                                                                                                                                      Se 5                0.26
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 la presion dinamica




                                                                                                                                          p-                   0.44
                                                                                                                                             0
                                                                                                                                      N 5                    0.37
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              Frecuencia dependiente de




                                                                                                                                        ov
                                                                                                                                           -0
                                                                                                                                               5             0.37
                                          Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29 entre el 2000 y el 2005




                                                                                                                                                           0.30
                                                                                                                                                           0.30
3er Congreso de Producción, Mendoza - 8




                                                                                                                                                                 0.53
                                                                                                                                                           0.29
                                                                                                                                                   0.00
                                                                                                                                                                   0.50
                                                                                                                                                                                      1.00
                                                                                                                                                                                                       1.50
                                                                                                                                                                                                                           2.00
                                                                                                                                                                                                                                                                    2.50
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 3.00
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      3.50
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            4.00
Mejoras en los Sistemas BES
 Mejoras implementadas en la operación de los Sistemas BES:
  Implementación de un plan de tratamiento químico con inhibidor de
   incrustaciones
  Mejoras en la línea de transmisión eléctrica
  Utilización de bombas resistentes a la abrasión
  Instalación de bombas de recirculación para operar entre, o debajo, de los
   punzados
  Modificaciones a los motores 375 y utilización de aceite dieléctrico de alta
   temperatura
  Instalación de cable con capilar para la inyección de químico en el fondo del
   pozo
  Empalmes de transposición
  Bombas de nueva Tecnología (Centurion)
  Mejoras en la utilización de los VSD en conjunto con Sensores de fondo


    Resultados              Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29
    (Año 2000 al 2005)
                            Sistemas BES incrementaron de 54 a 206
                                                           3er Congreso de Producción, Mendoza - 9
Bomba de Recirculación
 Permite la instalación equipos BES por debajo de los punzados sin la
  utilización de camisa de refrigeración
                                                             Tubo
                 Zona                                     Recirculador
                 Productora
          Bomba Principal
          Diseño estándar o
          resistente a la
          abrasión
                                                 Área = 0.73 inch2 - Diámetro.= 0.96
                                                                inch
     Bomba de
     Recirculación
                     Succión


                      Sello

         Tubo Recirculador



                       Motor


               Clamp y centralizador

                                                    3er Congreso de Producción, Mendoza - 10
Bomba de Recirculación

    PRODUCCION

                           BOMBA PRINCIPAL

  FLUIDO ADMITIDO        BOMBA RECIRCULACION
  POR LA BOMBA DE
   RECIRCULACION                 SUCCION

                         TUBO RECIRCULADOR

                                   SELLO

       CAUDAL                     MOTOR
     RECIRCULADO

                          SENSOR DE FONDO




                         3er Congreso de Producción, Mendoza - 11
Bomba de Recirculación
 En primera instancia se utilizaron motores S-440 con bomba recirculadora.
 Mayor área de flujo al compararlo con instalaciones que requieren camisa de
  refrigeración. La utilización de camisas de 4,1/2” son motores S-375 resulta en
  espacios anulares muy pequeños, alta velocidad de fluido, importantes perdidas
  de carga en los mismos y problemas de refrigeracion.


                           Bombas de Recirculación Operando
50
     Núm ero de Pozos                                            Ventajas de la bomba de Recirculación:
45                                                                Menor costo
40
                                                                  Mayor espacio anular
35

30                                                                Reduce formación de incrustaciones
                                                           38
25
                                                                   (carbonatos) alrededor del motor
20                                      16                        Reduce tiempos de instalación
15
                                                                  Permite utilizar motores serie 440 en
10
                                                                   casing de 5-1/2 (mayor potencia)
                                        12
5                                                          9
                            8

0
           3                                                      Mejora la confiabilidad del sistema BES
         2002              2003        2004               2005
                                                                  Aumento de Producción
               Motor 440                      Motor 375

                                                                               3er Congreso de Producción, Mendoza - 12
Bomba de Recirculación
 En segunda instancia, para cuando se quieren manejar caudales mayores, se
  utilizaron motores S-375, con bomba recirculadora.
 Mayor área de flujo al compararlo con instalaciones que requieren camisa de
  refrigeración de 4.1/2” o motor de S-440 con recirculacion.


                                                        Ventajas de la bomba de
                                                        Recirculación:
                                                      Mayor espacio anular
                                                      Menores perdidas de carga
                                                      Mayor producción
                                                      Mejor refrigeración
                                                      Reduce formación de scale
                                                       alrededor del motor
                                                      Mejora la confiabilidad del
                                                       sistema BES



                                                        3er Congreso de Producción, Mendoza - 13
Inhibidor de Incrustaciones
 Deposición de carbonato de calcio tapona las etapas de la
  bomba y afecta la refrigeración del motor
 Este problema se ve normalmente agravado porque este
  yacimiento tiene un aporte importante de arena
 Un programa de tratamiento químico fue diseñado para
  atacar el problema de las incrustaciones en el equipo BES
 Al final del 2005, el 60% de los pozos se encontraban
  operando con inhibidores.
 En cinco años el numero de fallas se redujo del 38% al
  2% de los pozos operando
                                      Porcentaje respecto a equipos operando
  40
  35
  30
  25
  20
  15
  10
   5
   0
                                                        SCALE

       1999 - 2000   2000 - 2001   2001 - 2002    2002 - 2003   2003 - 2004    2004 - 2005    2005

                                                                                 3er Congreso de Producción, Mendoza - 14
Bombas resistentes a la abrasión
 Resultados de Análisis de Falla mostraban importante
  desgaste abrasivo, tanto radial como axial.
 Utilizando el Índice de Recomendación de Materiales
  (MRI) se seleccionó el tipo de protección abrasiva mas
  adecuado para la bomba
 En este yacimiento se emplean módulos resistentes a la
  abrasión, de carburo de tungsteno, que proveen
  protección radial y axial a la bomba
 En cinco años el numero de fallas se redujo del 50% al
  5% de los pozos operando
                                          Porcentaje respecto a equipos operando

    60
    50
    40
    30
    20
    10
    0
                                                       SAND / ABRASIVES

     1999 - 2000   2000 - 2001   2001 - 2002    2002 - 2003    2003 - 2004   2004 - 2005    2005

                                                                                    3er Congreso de Producción, Mendoza - 15
Variadores de Velocidad (VSD)
 Se emplean Variadores de Velocidad para maximizar la producción del pozo y
  responder a los cambios en la presión dinámica.
 Los datos del Sensor de fondo se conectan al VSD para mantener la presión de
  admisión constante en la bomba variando automáticamente la frecuencia de
  operación por medio del VSD.
 Se emplean Variadores de Velocidad para adecuar la velocidad de operación a
  las características del fluido a bombear (abrasivo y/o incrustante).
         Número de Pozos                 VSDs en Operación
   200

   180

   160

   140

   120

   100
                                                  184
    80
                                  140
    60
                           100
    40          80

    20

     0

               2002        2003   2004            2005
                                                             3er Congreso de Producción, Mendoza - 16
Otras Mejoras Implementadas
 Mejoras en el Suministro de Energía: Instalación de línea independiente
   de 10.4 KV para los equipos BES
 Mejoras en los motores 375 con desarrollo de cabeza modificada para
   utilizar cable de extensión (MLE) y enchufe de la serie 450
 Utilización de aceite de alta temperatura en los motores
 Inyección de Químico en el fondo del pozo mediante el uso de cable
   capilar
 Utilización de técnica de Empalme de Transposición para reducir
   desbalance de las corrientes eléctricas
 Pruebas con Bombas de nueva tecnología



                                                      3er Congreso de Producción, Mendoza - 17
Otras Mejoras Implementadas
 Mejoras en el Suministro de Energía: Instalación de línea independiente
   de 10.4 KV para los equipos BES
 Mejoras en los motores 375 con desarrollo de cabeza modificada para
   utilizar cable de extensión (MLE) y enchufe de la serie 450
 Utilización de aceite de alta temperatura en los motores
 Inyección de Químico en el fondo del pozo mediante el uso de cable
   capilar
 Utilización de técnica de Empalme de Transposición para reducir
   desbalance de las corrientes eléctricas
 Pruebas con Bombas de nueva tecnología



                                                      3er Congreso de Producción, Mendoza - 18
Conclusion

  Los resultados de la aplicación de nueva tecnología en el yacimiento El Tordillo
   demuestran la aplicación exitosa de los sistemas de Bombeo
   Electrosumergibles (BES) en un campo maduro con condiciones muy severas.
   Durante un periodo de cinco años se mejoro el índice de intervención en más
   de un 20% anual: desde 1.33 al finalizar el año 2000 hasta 0.29 a finales del
   2005.
  Los sistemas BES son eficientes y confiables; la mayoría de las fallas son
   prevenibles con un adecuado programa de operación y optimización. El trabajo
   en conjunto entre el Operador y la Compañía de Servicios es fundamental para
   lograr las mejoras deseadas en la aplicación de un sistema efectivo de
   levantamiento artificial.




                                                           3er Congreso de Producción, Mendoza - 19
Evolución Indice Intervencion




 Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29 entre el 2000 y el 2005
                                                   3er Congreso de Producción, Mendoza - 20

								
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