Diseño de Un Sistema de BCP

Dr. Richard MrquezUniversidad del Zulia BCP

BOMBAS DE CAVIDAD PROGRESIVABOMBAS DE CAVIDAD PROGRESIVA

InstructorDr. Richard Mrquez


Diseo de un Sistema BCP


Diseo de un Sistema de BCP

Procedimiento de diseo1-. Determine la curva de comportamiento de afluencia IPR

Obtenga la Pwf correspondiente a la q requeridaTome en consideracin el tipo de empuje en el yacimientoAsuma la existencia de una simple fase y desprecie la cada de presin porfriccin

2-. Determine el nivel de lquidoEstime la gravedad especfica de la mezcla m

ftlpcmm /433.0

wwoom ff APIo 5.1315.141

wo

ww qq

qf



Procedimiento de diseoEstime la altura de la mezcla

El nivel de lquido ser estimado como:m

wfm

Ph

mezcladeAlturanesPerforaciodProfundidaliquidodeNivel



Procedimiento de diseo3-. Determine la profundidad de asentamiento de la bomba

hd depende del criterio del diseador. En este diseo se asume un hd de100 ft4-. Estime la presin y temperatura de entrada de la bomba

Asumiendo variacin lineal, el gradiente geotrmico dinmico Gtd puede serobtenido mediante la siguiente expresin matemtica

dProfundidaTT

G superficiefondotd

dhliquidodedinmicoNivelbombatoasentamiendedProfundida



Procedimiento de diseoLa temperatura a la profundidad de entrada de la bomba es obtenida como:

Estime la presin a la profundidad de entrada de la bomba, asumiendo que sololquido esta entrando a la misma

doentrada hP 433.0

)( BombaAsentProfnesPerforacioProfGTT tdfondoentrada



Procedimiento de diseo5-. Determine las propiedades PVT de los fluidos, a condiciones de entrada de labomba

Estime presin de burbuja Pb, solubilidad del gas Rs, y factor volumtricodel agua, gas y petrleo, Bw , Bg y Bo, respectivamenteAsuma que el factor de compresibilidad del gas es igual a 1

6-. Calcule la no-slip fraccin de gas g

Desprecie la solubilidad del gas en el aguagswwswowww

gswwswg BRfRRGPfBfBf

BRfRRGPf])()1[()1(

])()1[(



Procedimiento de diseo7-. Verifique el valor de la fraccin de gas

Si es alta, g % mximo permitido, asuma nuevos incrementos de 50 ften la profundidad de asentamiento de la bomba y repita pasos 4-6En caso de g > % mximo permitido y se haya alcanzado la profundidadtotal del pozo, recomiende y/o considere el diseo de algn equipo quepermita reducir la presencia de gas libre (ancla de gas: Eficiencia 70%)En caso de g < % mximo permitido y an no se haya alcanzado laprofundidad total del pozo, es de su consideracin repetir los pasos hastalograr 0% de gas libre



Procedimiento de diseo8-. Calcule la tasa total de flujo

Asuma que todos los fluidos (gas, petrleo y agua) fluyen dentro de labomba

gswwswowwwlt BRfRRGPfBfBfqq ])()1[()1(



Procedimiento de diseo9-. Calcule la tasa de flujo que manejar la bomba

Dependiendo del % de arena se elige las RPMmx y el factor de correccinpor friccin F

RPMmax Factor F

250 0.67

LIMITACION POR ARENA

400

380 0.75

0.70

% > 40.0

% ARENA

Alto

% < 1.0Bajo

Medio



Procedimiento de diseo9-. Calcule la tasa de flujo que manejar la bomba

Ajustar la tasa de flujo de acuerdo a las rpm seleccionadas por el diseadorEsta nueva tasa de flujo servir para seleccionar el tipo de bomba a usar

dmBD

RPMqq

empleara

tt pump

3

;500



Procedimiento de diseo10-. Calcule la cada de presin por friccin

Utilice el grfico y/o ecuacin de Hazen-Williams

8655.4

85.1

100048.1075 dqLP tmf

lpcPPPtblft fff ftL pulgsd BDqt



Procedimiento de diseo11-. Calcule la cada de presin gravitacional

12-. Calcule la presin de descarga de la bomba

bombaasentmg DP

gfsepdesc PPPP t



Procedimiento de diseo13-. Determine el head rating de la bomba

entradadescargareq PPP

aguademlpcFP

RatingHead reqreq ;



Procedimiento de diseo14-. Seleccione el tipo de bomba a usar

Seleccione de las tablas de los fabricantes la bomba que manejeeficientemente la tasa y que cuyo "Head rating" sea aproximadamente igualal requeridoTome en cuenta las especificaciones del equipo (dimetro del rotor,excentricidad, paso del estator, volumen desplazado)Nomenclatura utilizada por las bombas

Ejemplo: 100 TP 600La primera cifra denota la tasa de flujo (m3/d) a 500 rpm y 0 headLas letras denota el tipo de bombaLa tercera cifra denota el "Head rating (m)



Procedimiento de diseo15-. Seleccione el dimetro de la cabilla de acuerdo al tamao de la tubera deproduccin

Tuberia Cabilla Peso (kg/m) Peso (lb/ft)

2 3/8" 3/4" 2.37 1.632 7/8" 7/8" 3.17 2.163 1/2" 1" 4.2 2.883 1/2" 1 1/8" 5.36 3.61

TIPO DE CABILLA

4 1/2



Procedimiento de diseo16-. Calcular el torque total requerido Total

viscosomecanicototal




Torque mecnico mecnico

DondeV = Representa el volumen desplazado por la bomba, cm3Ef = Eficiencia de diseo, 0.70

lbfindaNmE

PV

f

reqmecanico ;90184




Torque por friccin friccin

lbfindaNmdD

dNL

fs

f

s

ffriccion ;)/(

1

)(10165.0

308



Dondes = Viscosidad del fluido en superficie, cpsf = Viscosidad del fluido a la entrada de la bomba, cpsL = Longitud de tubera, mD = Dimetro interno de tubera de produccin, cmd = Dimetro de la cabilla, cmN = Velocidad de rotacin, rpm, la cual debe ser ajustada a la tasa deflujo a ser manejada por la bomba. Esta velocidad es estimada como:

rpmq

qNdaseleccionabombat

t 500



Procedimiento de diseo17-. Calcular el esfuerzo de torsin t

DondeTotal = Torque total, in lbfd = Dimetro de cabilla, in

lbfind

totalt 316



Procedimiento de diseo18-. Calcular el esfuerzo de tensin t

Peso de la cabilla sumergida FR

DondeDp = Profundidad de asentamiento de la bomba, ftc = Peso de la cabilla, lbf/ftm = gravedad especfica de la mezcla

lbfDF mcpR )127.01(




Excentricidad E

DondeD = Dimetro del rotor, inT = Paso del estator, mV = Volumen desplazado por la bomba, cm3

inTD

VE 2581




Carga debido al fluido Ff

DondeE = Excentricidad, inD = Dimetro del rotor, in

Preq = Volumen desplazado por la bomba, Psi

lbfPDEF reqf

42

22




Carga axial FA

lbfFFF fRA




Donded = Dimetro de la cabilla, in

lpcd

FAt

2

4



Procedimiento de diseo19-. Calcular el esfuerzo (c) y tensin combinada (c)

Donded = Dimetro de la cabilla, in

lpcttc 22

inlbfdcc 163



Procedimiento de diseo20-. Calcular el esfuerzo por tension mximo permisible max

En funcin del tipo de cabilla a seleccionar y las condiciones de ambiente alas cuales la cabilla este sometida, determine el max y comparelo con t

Esfuerzo, Grado cabilla

Mximo (psi)

C 80000D 115000

Fact. Serv. (FS)Ambiente API (C) API (D)

Normal 1 1Salino 0.65 0.9H2S 0.5 0.7

lpcFs max



Procedimiento de diseo21-. Calcular los requerimientos de potencia

Requerimientos de potencia de la bomba

DondeFsb = Factor de seguridad 2.0c = Tensin combinada, lbf in

Eb = Eficiencia de la bomba 70 %N = Velocidad de rotacin = rpm

FabricantedelObtenidaHPbomba hpENFHP

b

csbbombacalc

63024



Procedimiento de diseo21-. Calcular los requerimientos de potencia

Requerimientos de potencia del motor

DondeFactor = Factor de seguridad 1.15, 1.2, etc

HPbomba = Obtenido del fabricante, hpmotor = Eficiencia del motor 0.85

hpHPFactorHPmotor

bombamotorcalc

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