Curso de Operaciones Con Bombas Electrosumergibles

CURSO DE OPERACIONES CON BOMBAS

ELECTRO SUMERGIBLES

Ing Alberto Bidone

Articial Lift Sales Technical Support

Artificial Lift

Ginoil Petroleum EngTexto escrito a mquina

BombasAplicaciones Generales

Descripcin, capacidad, aplicaciones, nomenclatura.

Levantamiento Artificial

El Bombeo Electrocentrfugo es una de las mayores formas en levantamiento artificial.

Schlumberger lidera la tecnologa aplicada a bombeo electrosumergible.

Aplicaciones de los Productos

Schlumberger se especializa en el diseo , fabricacin, aplicacin, marketing, instalacin, servicios y reparacin de:

Equipos electrosumergiblesCables de Potencia SumergiblesSistemas de alimentacin y control de equipos

electrosumergibles

Dimetros de los Equipos

Schlumberger ofrece un rango de equipamiento para casing pequeos como 4.5, con producciones bajas desde los 50 bpd (8 m3) a pozos con caudales arriba de 100,000 bpd (15900 m3) en 13 3/8" casing.

Equipos Especiales

Dependiendo de las condiciones de aplicacin, Schlumberger puede ofrecer sistemas de bombeo para temperaturas desde 50 hasta 450 F .

Schlumberger tambin ofrece la mas extensa lnea de equipos de bombeo resistentes a la abrasin ms fiable en el mercado mundial.

Curva de la Bomba

HP / Stg

Eficiencia

Altura

Rango Bomba

Curva de Calentamiento Interior

Discharge Fluid Temp (F)

190,0

200,0

210,0

220,0

230,0

250,0

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Flowrate (BPD)

D

i

s

c

h

a

r

g

e

T

e

m

p

e

r

a

t

u

r

e

(

F

)

240,0

67 STG JN21000,190F INLET,50% OIL ,50%WTR

Mxima Potencia Disponible (60 Hz)

375 456 540 562 7380

200

400

600

800

1,000

1,200

Motor Series

6

0

H

z

M

a

x

i

m

u

m

H

o

r

s

e

p

o

w

e

r

Rango de Temperaturas en Motores

Los motores Schlumberger estn construdos en 3 rangos detemperaturas de fondo de pozo, incluso el HOTLINE para bombeo de vapor o bajos caudales:

Standart Intermediate HOTLINE300F 450F +250F

Bombas ElectrosumergiblesRango de Operacin Recomendado

Definicin, curvas, tipos de bombas ,etapas y aplicaciones.

Ubicacin de la Bomba

Bolt on head

Bomba

Intake y/o Separador de gas

Etapa de la Bomba

La bomba centrfuga est formada por unidades denominada etapas.Cada etapa consiste de un impulsor y de un difusor.

Note la direccin del flujo.El impulsor enva a este afuera y el difusor lo redirecciona hacia arriba.

Difusor de la etapa inferior

Difusor

Impulsor

Flujo Flujo

Etapa de la Bomba

Etapa de la Bomba

Cada impulsor toma el fludo e imparte energa cintica, el difusor transforma la energa cintica en energa potencial

Etapa de la Bomba

El impulsor est adherido al eje y gira con l.El difusor es estacionario dentro del housing de la bomba.

Dependiendo del tipo de etapa,el impulsor tendralrededor de 7 a 9 labes los cuales imprimen un movimiento suave al fludo y este se mueve desde la entrada u ojo del impulsor hasta el exterior del conducto.

Vista superior en corte de un impulsor mostrando un desarrollo tpico de las paletas.

Eje

Cubo

Faldon

Direccin de la rotacin

Alabes

Pasaje del fludo

Etapa de la Bomba

El difusor siempre tiene un nmero diferente de labes comparado con el impulsor.Por qu?

Para prevenir vibraciones!!!

Etapa de la Bomba

Etapa de la Bomba Hay tres TIPOS de IMPULSORES que determinan la cantidad de flujo

disponible para un diseo especfico.

La diferencia entre estos tres tipos de diseos es mostrado por los ngulos de los labes del impulsor y el tamao y forma de los pasajes internos del

fludo.

Flujo radial (panqueque)

Flujo mixto

Etapa de la Bomba

Flujo axial (propulsor)

Francis

Flujo radial (panqueque)

Flujo mixto

Etapa de la Bomba

Flujo axial (propulsor)

Etapa de la Bomba

En los IMPULSORES DE FLUJO RADIAL (llamados panqueques) ,el fludo es obligado a realizar cambios de direccin en forma abrupta y siguiendo ngulos agudos.El grado de cambio direccional es cercano a los 180.Es este cambio de direccin lo que desarrolla la altura o head de la etapa. Los labes forman ngulos cercanos a los 90 con el eje.

Etapa de la Bomba La energa cintica de un lquido en movimiento en un

determinado punto en un sistema de bombeo tiene como expresin matemtica , una frmula desarrollada porHazen-Williams quienes escribieron una de las ms comunes para caeras de acero lisas.

H = ( V / 2 g)donde : H altura de elevacin, V velocidad en la caera , g aceleracin de la

gravedad ( 32.17 ft/sec/sec)

Una buena ingeniera recomienda que hay que tratar la velocidad en la caera

de succin a 3 ft / sec o menos y la velocidad en la descarga mayores que 11

ft /sec pueden causar flujo turbulento y/o erosin en el csg de la bomba

Etapa de la Bomba

c1w1 u1

u2

c2

w2

C1=velocidad de entrada del fludo al impulsor

U1= velocidad perifrica

W1=velocidad relativa

IMPULSOR DE FLUJO RADIAL

Etapa de la BombaIMPULSOR DE FLUJO RADIALCuando el fludo entra al labe de la bomba adquiere una velocidad C1,compuesta por una velocidad perifrica U1 y la relativa W1.Al salir del impulsor ,el fludo,tiene una velocidad relativa que ha disminudo a un valor W2 y la velocidad perifrica que es proporcional al radio del impulsor,ha crecido hasta un valor U2;la resultante de estas dos velocidades es C2 mayor que C1 y esta energa es transformada en presin en el difusor.

Etapa de la BombaIMPULSOR DE FLUJO RADIAL

La ecuacin que resume lo dicho anteriormente es:

(P2 P1) = [( c22 c12 ) + ( u22 u12 ) + (w22 w12 ) ] / 2 gLa ecuacin anterior se puede expresar en trminos de ALTURA ,si dividimos la diferencia de presiones por la gravedad especfica del fludo:

(H2 H1) = (P2 P1) / == [( c22 c12 ) + ( u22 u12 ) + (w22 w12 ) ] / 2 g

Etapa de la BombaLas ETAPAS de FLUJO MIXTO presentan cambios direccionales mas suaves y el fluido puede viajar a traves de los impulsores ydifusores con menor restriccin. Debido a esto las etapas son adecuadas para manejar mayores volumenes de fludo,pero no desarrollaran gran altura.

Etapa de la Bomba

Un IMPULSOR DE FLUJO MIXTO tiene un labe con un ngulo cercano a los 45 con respecto al eje de la bomba.

Las etapas de FLUJO AXIAL tienen un canal muy empinado para el pasaje del fludo,con una gran similitud al propulsor de un bote.Dichas etapas pueden manejar altos volmenes de fludo pero desarrollan muy pequea altura de elevacin.

Etapa de la Bomba

Las etapas con impulsores del tipo FLUJO RADIAL pueden manejar aproximadamente 10% de gas libre .

Por otro lado las etapas con impulsores del tipo FLUJO MIXTO manejan ms del 20% de gas libre

Etapa de la Bomba

Rango de Operacin Recomendado

O Durante el proceso de dimensionar una bomba ,nosotros tratamos que el tamao de esta se encuentre dentro del Rango de Operacin Recomendado ( ROR)

O Qu y porqu es tan importante el ROR ?

Rango de Operacin RecomendadoNosotros estamos recomendando un ROR de 6000 BPD a 11000 BPD

REDAA

SN8500 1.00

Rev.

60 Hz / 3500 RPM 538 Series - 1 Stage(s) - Sp. Gr.Pump Performance CurveOptimum Operating RangeNominal Housing DiameterShaft DiameterShaft Cross Sectional AreaMinimum Casing Size

6000 - 110005.38

1.0000.7857.000

bpdinchesinchesin inches

Shaft Brake Horsepower Limit

Housing Burst Pressure Limit

StandardHigh StrengthStandardButtressWelded

375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet

Capacity - Barrels per Day

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

Observando una Bomba Flotante debemos considerar primeramente que hace que el EMPUJE sea hacia arriba o abajo en el interior de la etapa.

La mayora de las personas ven en el rango de operacin de la bomba, una definicin de lmites de empuje, donde la etapa est en downthrust (empuje hacia abajo) o en upthrust (empuje hacia arriba). Si la etapa se encuentra dentro de ROR se piensa que estbalanceada sin someterse a empujes en cualquier direccin.


Grficamente a usted le gustara ver esto:

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

DownthrustBalanced

Upthrust


Esto es casi siempre errneo.



Antes de preocuparnos demasiado por cuanto empuje tenemos ,nosotros necesitamos conocer Qu es el

EMPUJE?.


Isaac Newton desarroll una ley la cual dice que cualquier objeto,este en reposo o en

movimiento,permanecer en ese estado a menos que actue sobre el una fuerza externa.

Tambin ,el nuevo movimiento del objeto ser determinado por la suma de todas las fuerzas actuando sobre el.

Empuje del Impulsor

Seccin transversal de un Impulsor

El Impulsor ,tiene tres fuerzas actuando sobre l en cualquier discusin de empujes y est relacionado con la etapa de la bomba:La suma de estas tres fuerzas es el empuje total.

Empuje del Impulsor

Siempre hacia abajoLa gravedad actuando sobre la masa flotante del impulsor

Hay tres fuerzas que son : The Direction is:

La fuerza neta resultante de la presin diferencial en la etapa.

La fuerza debida al movimiento del fludo entrando a la etapa.

Tanto hacia abajo o cero(cero ocurre en flujo abierto amplio - no presin).

Tanto hacia arriba o cero (cero ocurre en condiciones de cierre o no circulacin de fludo).

Empuje del Impulsor

El Impulsor tiene una masa sobre la cual acta la gravedad y empuja a aquel hacia la Tierra.

F=mA donde A es la aceleracin de la gravedadF

Empuje del ImpulsorPressure: La presin por el rea es igual a la fuerza( F= PxA). Hay una fuerza hacia abajo y una fuerza hacia arriba.La fuerza haciaabajo es siempre mayor excepto cuando: The pump generates La bomba no genera presin (wide open flow)

An impeller adds pressure to the fluid so that the pressure on the top side is greater than the pressure on the bottom side.

Baja Presin

Alta Presin Un impulsor adiciona presin a el fludo de tal modo que la presin en la parte superior es mayor que la presin en la parte inferior.

Empuje del Impulsor

Momentum: El fludo entrando por la zona inferior del impulsor es forzado a cambiar de direccin.Este cambio ejerce un momento que desarrolla una fuerza hacia arriba excepto cuando:No hay flujo ( en un cierre de pozo).

Direccin del flujo de fludo

Empuje del ImpulsorPressure: Las flechas hacia abajo representa un gran fuerza debida a la alta presin.

+ =

La diferencia neta entre la dos fuerzas es el empuje hacia abajo debida a la presin.

Empuje del Impulsor

En general ,Impulsores de mayor dimetro desarrollarn mayores empujes hacia abajo que los impulsores de menor dimetro para el mismo rango de caudales.

Por qu ?

Empuje del Impulsor

Porque ellos tienen una rea de superficie mayor sobre la cual la diferencia de presin pueda operar.

Ellos tambin tienen mayor masa.

Empuje del Impulsor

Es posible de algn modo afectar el empuje hacia abajo causado por la presin ?

Qu pasa si reducimos la presin en la parte superior del impulsor?

Empuje del ImpulsorPressure: Si nosotros pudieramos reducir la presin en la parte superior del Impulsor como se muestra,esto reducira el empuje.

+ =

Empuje del ImpulsorCuando la etapa maneja fluidos abrasivos, el desgaste radial se ve muy acelerado, dependiendo de la calidad y cantidad de la arena o abrasivos presentes. Generalmente el desgaste radial se presenta combinado con el desgaste por abrasin de las arandelas de empuje y a veces hasta el desgaste de los faldones de los impulsores y difusores.En las etapas de flujo mixto se emplea una cmara de equilibrio, que consiste en un anillo de balance y agujeros de balance, para reducir el empuje hacia abajo (down-thrust) del impulsor, como se muestra en la siguiente figura:

Anillo deBalance

Hueco deBalance

Fludo de Baja presin

Baja Presin

AltaPresin

Cada dePresin

Caudal en BPD

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

Downthrust

Upthrust

Basado en esta discusin previa, hay una lgica al observar la curva de la siguiente manera:


Sin embargo no todas las etapas entraran en el upthrust.

La mayora de las bombas se disean para trabajar en la parte del downthrust del rango recomendado.

Dependiendo de la etapa, esto puede ser viable de manejar de acuerdo al tipo de flujo de la misma.


Si el diseo de la etapa es de compresin, el empuje no es relevante para determinar el ROR.!


Las bombas Schlumberger se fabrican de 3 tipos bsicos:

1)Flotantes - Cada impulsor est libre para moverse hacia arriba y abajo sobre el eje. (Esto se llama flotar sobre el eje).

2) Compresin - Cada impulsor esta fijo al eje en forma rgida, para que no puedan moverse si no se realiza con el movimiento del eje . Todos los impulsores son comprimidos conjuntamente para formar un cuerpo rgido.3) BFL - Las etapas superiores son compresoras y las inferiores son

flotantes. Esto es principalmente para manejar el empuje sobre el cojinete del protector.

Tipos Bsicos de Bombas

Tipos de Bombas

BFL

Todo el empuje es recibido aqui

Empuje cero aqui

Motor

Protector

Pump

Empuje de Impulsores

Flotante

Todo el empuje es recibido aqui

Compresin

ProtectorThrustBearing

MotorThrustBearing

Bombas Flotantes

Por qu usar bombas flotantes?

Porqu Utilizar Bombas Flotantes?

Un gran nmero de etapas pueden ser ensambladas sin tener en cuenta la capacidad de los cojinetes del protector.

Estas etapas tienen buen perfomance en el manejo de abrasivos livianos, ya que no permiten depositarlos en el rea productiva de la misma.

Estas etapas tienen tolerancias de fabricacin, mas amplios.

Su ensamble en el pozo es mas fcil, ya que no requiere shimming.

Bombas Flotantes

Qu necesitamos nosotros observar para utilizar etapas flotantes?

1) Puede haber lmites en los altos y bajos caudales.

2) Nosotros debemos siempre mirar el empuje del eje.

Empuje del Eje

Nosotros dijimos que los impulsores individualmentemanejaran su propio empuje ,entonces por qudebemos preocuparnos por el empuje del eje?

Empuje del Eje

El empuje total est conformado por dos componentes:

El empuje del impulsor y

el empuje del eje.

Empuje del Eje : Bomba BFL

En la bomba BFL, no est presente porque el eje essoportado en la bomba.

Empuje del Eje : Bomba de Compresin

En la bomba de compresin,nosotros no podemosseparar el empuje del eje y de los impulsores ,porestar ambos rgidamente acoplados juntos

Empuje del Eje : Bomba FlotanteEn una bomba flotante ,el impulsor puede moverselibremente en el eje y tiene sentido que el eje puedatambin moverse dentro del impulsor.El extremo superior del eje est expuesto al fludo de descarga de la bomba ,el cual est a una presinms alta que en la admisin de la misma.La presinactuando en el extremo superior del eje de la bombagenera un empuje hacia abajo. El eje de la bomba tambin tiene una masa de talmodo que la gravedad empujar hacia abajo. EL EMPUJE DEL EJE ES SIEMPRE HACIA ABAJO NUNCA ARRIBA.

Empuje del Eje : Bomba Flotante

Recordar que: Fuerza = Presin x Area

La fuerza debida a el peso del eje usualmente no essignificativo de tal modo que lo ignoraremos por el momento.


Fuerza = Presin x Area

De tal modo que la presin de descarga de la bombamultiplicada por la seccin transversal del eje nos

dar el empuje del eje?

NO!


Miremos como es el ensamble entre bomba,protector y motor.

Empuje sobre el Eje en Bombas Flotantes

Pi = Presin de Entrada a la BombaPd = Presin de Descarga de la Bomba

Pd

Pi

Pi

Pi

Se puede mostrar que todas las presiones se eliminan excepto aquella sobre el extremo del eje.Se puede mostrar tambin que independientemente de los varios dimetros,couplings,etc.que la fuerza neta sobre el eje puede ser calculada por:

Fuerza = (Pd-Pi) *Axs

Donde Axs = Seccin transversal del extremo del eje.

PiEntrada de fludo a la bomba

Impulsores flotantesDesde que los impulsores flotantes son libres de moverse en el eje hacia arriba o abajo,lo nico que lo detiene es su difusor superior o inferior.La arandelas de desgaste son provistas en toda superficie compaera o enfrentada entre el impulsor y el difusor para absorver elempuje generado.

ThrustWashers

Impulsores flotantes

Las reas azules muestran las arandelas "upthrust" entre el impulsor y el difusor superior.

Fuerza

Upthrust es absorvido aqu

Impulsores flotantesEl rea azul muestra el "downthrust" washers entre el impulsor y el difusor inferior. Observar que hay mayor rea de downthrust que de upthrust. Esto es debido el downthrust generalmente un valor mximo ms grande.Recordar que nosotros dijimos que muchas etapas nunca estarn en condicin de upthrust.

Downthrustes absorvido aqu.

Fuerza

Impulsores flotantesNosotros tambin dijimos que muchas etapas estn diseadas para operar en downthrust.Por qu es esto?La razn es que el impulsor provee un sello sobre el difusor inferior por presionar hacia abajo sobre las arandelas ( washers).Esto evita que los abrasivos generen prdidas dentro de las reas de los cojinetes y los fuerzan a moverse hacia arriba en la bomba.

El sello en estos lugares previene la presencia de abrasivos

Bombas de CompresinEn una bomba de compresin, todos los impulsores son

fijados rgidamente al eje, por lo cual se mueven conjuntamente con el eje hacia arriba y abajo.

El impulsor normalmente es seteado hacia abajo sobre las arandelas de presin inferiores debido a la gravedad. Por lo cual el eje debe ser levantado con los shims en el coupling desde la ltima bomba ensamblada, para no permitir que los impulsores toquen los difusores. Esto es para que todo el empuje desarrollado por las bombas sea transmitido a travs del eje hacia el cojinete del protector directamente.

Bombas de Compresin

Cuando el impulsor se mueve hacia arriba o abajo,el eje se mueve con l de tal modo que todo el empuje esta ahora en el eje. Este empuje del eje debe ser absorvido en algun lugar y esto es hecho en el cojinete de empuje del protector va el eje del protector. El cojinete de empuje del protector puede manejar una carga mucho mayor que las arandelas de empuje individuales de la etapa.

Bombas de Compresin

Pero por qu usar una bomba de compresin?

Porqu utilizar Bombas de Compresin?

Todos los empujes son finalmente manejados en el protector, solodebemos pensar en un cojinete de gran capacidad, por lo que el rango de la bomba puede extenderse en un area ms grande incrementando su vida til.

Algunas etapas generan mucho empuje para ser manejado por las arandelas de downthrust del impulsor.

Ocasionalmente en los pozos gaseosos, el volmen de fludo cambia drsticamente dentro de la bomba y en el caso de la etapas flotantes pueden ser muy severos para las arandelas de friccin.

Si abrasivos o corrosivos estan presentes, puede ser beneficioso para manejar el empuje en un rea lubricada por el aceite del motor y no por los fludos del pozo.

Algunos fludos (propano lquido) no tienen la suficiente lubricacin para las arandelas del down thrust de la etapa.

Bombas de CompresinSHIMMING o SUPLEMENTACION

SHIMMING DE LAS BOMBAS

SHIMMING DE LAS BOMBAS

O RING

EJE

SHIM

BASE CON BRIDA

CABEZA BOMBA

BOMBA

COUPLING ESPACIADOR

Bombas "BFL"

Por qu usar una bomba BFL ?

Bombas "BFL(Bottom-Floater)

BFL es un antiguo mtodo para manejar el downthrust.

La tecnologa de los cojinetes del protector ha sido mejorada sustancialmente a travs del tiempo,pero muchos aos antes ,los protectores no podan manejar el empuje generado por muchas de las bombas existentes en ese momento. Como resultado de esto ,la construccin BFL fue desarrollada.

Bombas "BFL"

En la BFL el 40% de los impulsores superiores son fijados al eje (bomba de compresin) y el eje NO es suplementado (shimmed) durante el armado de la bomba.Como resultado de esto,la seccin superior de los impulsores gira sobre las arandelas de empuje de los difusores. Estas arandelas soportan todo el empuje de los impulsores fijos como tambin el eje y el empuje del eje es igualmente distribudo sobre las arandelas de empuje. El resto de las etapas son armadas como bomba flotante

Bombas "BFL"

Por qu no ir y fijar todos los impulsores a el eje?

Porque la tolerancia del apilamiento hara de esta construccin una pesadilla.Si todas las etapas no fueran colocadas exactamente,una o alguna de las etapas manejaran todo el empuje hasta que arandelas de empuje fallaran y entonces el empuje se desplazara un poco ms abajo,etc.

Bombas "BFL"

Las bombas BFL estn siendo usadas con gran suceso en distintas partes del mundo.

HistresisDigamos para una bomba en particular que hay algun punto donde el impulsor pasa desde el downthrust al upthrust (o balanceado).Para el objeto de esta ilustracin trataremos al Impulsor en rojo y en downthrust y el Impulsor en azul y en upthrust

UpthrustDownthrust

Histresis

Caudal - BPD

Altura en pies

Si nosotros incrementamos el caudal desde izquierda a derecha ,la bomba cambiara desde downthrust a upthrust en este punto.

Histresis

Caudal - BPD

Altura en pies

Pero si nosotros disminumos el caudal,el Impulsor no retornar al mismo punto.Este lo har pero a un caudal menor.

Histresis

Caudal - BPD

Altura en pies

De tal manera habr una histresis entre los puntos de upthrust y down-thrust.Es una buena prctica tanto para arrancar un pozo cerrarlo totalmente o inclusive cerrarlo brevemente luego del arranque y entonces abrirlo para un flujo normal asegurndonos que el impulsor est. en posicin downthrust..

Histresis

Caudal - BPD

Altura en pies

Sin embargo antes de cerrar un pozo,debemos ser precavidos que la bomba no desarrolle una excesiva ( peligrosa ) presin de descarga

La razn para esta histresis es que estamos cambiando el rea efectiva de la upper y lower shrouds por cambio de la posicin de el impulsor. Desde que el empuje proviene de la presin por el rea,el cambio en el rea cambia el empuje.

Upthrust areaDownthrust area

Nosotros perdemos eficiencia en la posicin upthrust debido a la capacidad del fludo a recircular desde la alta a la baja presin por el rea del canal de pasaje de aqul.Adicionalmente se pierde eficiencia si fludos abrasivos causan erosin en el difusor.

Resumen

Algunos factores determinaran el rango de operacin recomendado de las bombas. Mientras que el empuje es un factor, algunas veces no es considerado como tal.

Una razn para restringir el rango de operacin puede ser tratar de mantener la eficiencia de la bomba.

Para operar fuera del rango, se requiere una bomba y un motor mas grande, para mover el mismo volmen (con mayor potencia instalada).

Resumen

Los rangos de operacin de la bomba son testeados por el criterio API.

Capacidad Barriles por da

Curva de Perfomance de una Etapa

Bomba DN2150 Serie 400 - 3500 RPM

1500500 2000 300025001000 3500

HPMotorLoad

PumpOnlyEFF

HeadFeet

5

10

15

0.25 15

20

25

0.50 30

45

30

0.75

60

75

0

Pump

Only

Effic

ienc

y

PumpOnly L

oad

Head Capacity +10%

-10%

+5%

-5%+8%

-8%

Curva API de Perfomance de una Etapa

no- 10%Eficiencia de la Bomba

+ 10%+/- 8%HP consumidos

+/- 7.5%+/- 5%Altura de Elevacin

Lmites

Bombas Usadas

Lmites

Bombas Nuevas

En el punto de

Mxima eficiencia

En el ROR

En el ROR

Donde es

aplicable

Para todos los clculos, sta curva puede ser usada como punto de partida. La curva est basada sobre la perfomance promedio de bombas actualmente en produccin.

Todas las bombas Schlumberger son testeadas antes de ser enviadas al pozo. La perfomance de la bomba puede no ser exactamente igual a la curva de catlogo, sino que puede estar dentro de las tolerancias estandar aceptadas segn normas API.

Aplicaciones de Bombas

ResumenO El rango recomendado de operacin no depende

necesariamente del empuje sobre cojinete.

O El empuje sobre el impulsor es una combinacin de gravedad, presin y velocidad.

O Las bombas son construdas en 3 tipos: compreson, BFL y flotantes.

O El empuje es manejado en forma diferente para cada tipo de bomba.

O Los empujes de las bombas nunca pueden ser ignorados.

Las bombas Schlumberger son fabricadas en diferentes configuraciones. Muchas bombas (especialmente las dimetros pequeos), son fabricadas como center tandem(o CT).

Otros tipos de bombas, son las "upper tandems" (UT), "lowertandems" (LT) y simples" (S).

La diferencia en la construccin no est en los tipos de etapas, sino depende de la utilidad de sus extremos.



Una bomba Simple tiene la admisin y la cabeza de descarga integrada a su cuerpo, por lo que otras bombas no pueden ser ensambladas a ella.

Una bomba "upper tandem" tiene la descarga integrada a su cuerpo, no as la admisin. Puede ser acoplado otra bomba y/o una admisin en la parte inferior.

Una bomba "center tandem" no tiene admisin o cabeza de descarga integrada. Puede ser acoplada otra bomba en la parte inferior o superior, una admisin y una cabeza de descarga.

Una bomba "lower tandem" tiene la admisin integrada a su cuerpo, pero no una descarga. Puede ser acoplada otra bomba y/o una descarga en la parte superior.

Bomba Simple

Construda con cabeza de descarga

Admisinincorporada

Cuerpo principal

Todas las bombas requieren de una admisin y una cabeza de descarga.Con una bomba simple, su costo puede ser mas bajo, pero seguramente crear problemas de inventario.

Upper Tandem

Construda con cabeza de descarga

Sin admisin

Cuerpo principal

En una bomba upper tandem puede ser ensamblado otra bomba o una admisin.

Bomba UT

BombaLT

Bomba UT

Admisin

Lower Tandem

No tiene cabeza de descarga

Contruida con admisin includa

Cuerpo principal

La bomba lower tandem puede ser acoplada con otra en su parte superior o su cabeza de descarga.

UTBomba

(CT)

LTBomba

LTBomba

Bolt-onHead

Center Tandem

No tienen la descarga includa

Cuerpo principal

Las bombas center tandem pueden ensamblarse otra bomba abajo y/o arriba, la admisin y cabeza de descarga.

Bomba UT

Bomba CT

Bomba CT

Bolt-onHead

No tienen admisin

Bomba LT

Bomba CT

Admisin

Con las bombas CT pueden intercambiarse fcilmente una admisin estandar por un separador de gas o simplemente ser cambiada de posicin de acuerdo a su estado mecnico.

Center Tandem

Diferentes tipos de admisin, separadores de gas, manejadores de gas, y cabezas de descarga, estn disponibles para muchas series de bombas.

Estos elementos pueden ser acoplados en bombas de igual serie (400, 540, etc.), sin necesidad de adaptadores. Las mismas pueden ser utilizadas con series de distintos dimetros con adaptadores.


Las bombas "ARZ" o Abrasion Resistant - Zirconia utilizan bujes de circonio para soporte radial. Esto puede aumentar significativamente la vida til cuando se bombean fluidos severamente abrasivos.



CojineteZirconio

Buje deZirconio

O-ring

Cojinete flexible dezirconio

Bocin de Zirc.Anillo - Seguro

Spacer


Los bujes ARZ son montados entre las etapas estandar de la bomba. Estos bujes son instalados a una distancia que vara de acuerdo al tipo de etapas ,pero es de 30 cmaproximadamente

Otra configuracin de la bomba es la "ES" o Enhanced Stabilization

(Estabilizacin Mejorada) . Esta bomba usa bujes ARZ bushings en la

cabeza y la base pero no tiene etapas con bujes ARZ dentro de la bomba.

Esto es excelente para bombear abrasivos no severos a bajo costo.


La tecnologa utilizada en las bombas resistentes a la abrasin, estn disponibles con bujes construdos bajo patente, en diversas opciones de metalrgias y formas.

Los materiales disponibles son : Zirconia, SiC (carburo de silicio), T (carburo de Tungsteno).


Las bombas resistentes a la abrasin pueden ser configuradas de la siguiente manera:


Estas curvas comunmente estn disponibles en frecuencias de 50 Hz or 60 Hz para cada tipo de etapa.

Tambin estn disponibles curvas multifrecuencia como referencia en el uso de los VSD.

Curvas de Performance de Bombas

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000

bpdinchesinchesininches




375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000

bpdinchesinchesininches




375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

60HZ

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


795 - 145713.672.545.07

17.78

m3/dcmcmcmcm




313500N/A

4137041370

HpHpkPakPakPa

0 250 500 750 1,000 1,250 1,500 1,750 2,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


795 - 145713.672.545.07

17.78

m3/dcmcmcmcm




313500N/A

4137041370

HpHpkPakPakPa

EffHpMeters

Capacity - Cubic Meters per Day

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 1167H = 7.81P = 1.84E = 75.23

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

50 HZ

Schlumberger

Technical DataShaft Brake Horsepower Limit:

Housing Burst Pressure Limit:

StandardHigh StrengthStandard ButtressWelded

313 Hp500 Hp

34475 kPa41370 kPa

SN8500 50 HZ / 2917 RPM

Optimum Operating RangeNominal Housing DiameterShaft DiameterShaft Cross Sectional Area

m /day

cm

cm

cm2

795 1475

13.67

2.54

5.07

3

Minimum Casing Size 17.78 cm 41370 kPa

Shaft Brake Horsepower Limit:

Housing Burst Pressure Limit:

StandardHigh StrengthStandard ButtressWelded

375 hp600 hp

5000 psi6000 psi6000 psi

SN8500 60 HZ / 3500 RPM Pump Performance Curve 538 series - 1 StageOptimum Operating RangeNominal Housing DiameterShaft DiameterShaft Cross Sectional Area

bpd

inches

inches

sq. inches

6,000 11,000

5.38

1.000

0.7854Minimum Casing Size 7.000 inches

Nomenclatura

Schlumberger fabrica 10 diferentes series de bombas, agrupadas en 9 tipos de grupos para varias medidas de casing y flujos.

NomenclaturaLos diseos son clasificados por series y definidos como:

TipoADGSHJ

MNNP

Serie338400540538562675862950

10001125

3.38"4.00"5.13"5.38"5.63"6.75"8.63"9.50"

10.00"11.25"

DimetroExterior

4 1/2"5 1/2"6 5/8"

7"7"

8 5/8"10 3/4"11 3/4"11 3/4"13 3/8"

MnimoCasing

Las etapas son denominadas segn el punto de mejor eficiencia en caudal y

en barriles por da a 60 Hz. Por ejemplo una DN1750 es una bomba donde

su mejor eficiencia se encuentra en los BPD.

La letra "N" en la denominacin de la bomba (DN1750 or D1400N) indca que

el impulsor es de Ni-Resist. Si la denominacin no tiene la letra N el

impulsor es de plstico.

Por ejemplo, una A1200 es una bomba con impulsores de Rayton (plstico)

donde su mejor eficiencia se encuentra a los 1200 BPD. La AN1200 es

identicamente igual en perfomance, pero el impulsor es de Ni-Resist

(metal). El difusor es de Ni-Resist en ambas bombas. EL Ni-Resist es una

aleacin de Niquel,Cobre,Cromo y Silicio;resistente a la corrosin similar a

un SS 302/304

Nomenclatura

Esta denominacin es vlida para las bombas series A, D, G, S, H y J Series.

Las bombas M520, M675, N1050, N1500 y P2000 son todas de Ni-Resist .

Adicionalmente estas bombas no estn denominadas en "BPD, sino que lo estn en "GPM" (galones por minuto).

Por ejemplo, en una M675 su punto de mejor eficiencia est a los 675 GPM (60 Hz).

Nomenclatura

La razn de esta nomenclatura (GPM) es que ste tipo de bombas son utilizadas en produccin de agua para recuperacin secundaria o en produccin de agua industrial, donde prefieren trabajar en GPM a BPD.

Nomenclatura

Una bomba siempre est definida por un nmero de parte base, de acuerdo a su configuracin y el agregado de letras en el nmero de parte, definir especficamente cada tipo de bomba.

Nomenclatura

Las configuraciones pueden ser:

UT = Upper TandemCT = Center TandemLT = Lower TandemFL = Tipo FlotanteBFL = Tipo flotante inferior C = Tipo compresionCR = Tipo compresion ring

No confundir el significado de CT con el tipo de compresin".

Nomenclatura

CURSO DE OPERACIONES CON BOMBASELECTRO SUMERGIBLESBombasAplicaciones GeneralesLevantamiento ArtificialAplicaciones de los ProductosDimetros de los EquiposEquipos EspecialesCurva de la BombaCurva de Calentamiento InteriorMxima Potencia Disponible (60 Hz)Rango de Temperaturas en Motores Bombas Electrosumergibles Rango de Operacin RecomendadoEtapa de la BombaEtapa de la BombaEtapa de la BombaEtapa de la BombaEtapa de la BombaEtapa de la BombaEmpuje del EjeEmpuje del Eje Empuje del Eje : Bomba BFLEmpuje del Eje : Bomba de CompresinEmpuje del Eje : Bomba FlotanteEmpuje del Eje : Bomba FlotanteEmpuje del Eje : Bomba FlotanteEmpuje del Eje : Bomba Flotante

Curso de Operaciones Con Bombas Electrosumergibles

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