Dr. Richard MrquezUniversidad del Zulia BCP
BOMBAS DE CAVIDAD PROGRESIVABOMBAS DE CAVIDAD PROGRESIVA
InstructorDr. Richard Mrquez
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Diseo de un Sistema BCP
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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
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Procedimiento de diseoEstime la altura de la mezcla
El nivel de lquido ser estimado como:m
wfm
Ph
mezcladeAlturanesPerforaciodProfundidaliquidodeNivel
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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
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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
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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[(
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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
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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(
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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
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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
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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
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Procedimiento de diseo11-. Calcule la cada de presin gravitacional
12-. Calcule la presin de descarga de la bomba
bombaasentmg DP
gfsepdesc PPPP t
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Procedimiento de diseo13-. Determine el head rating de la bomba
entradadescargareq PPP
aguademlpcFP
RatingHead reqreq ;
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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)
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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
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Procedimiento de diseo16-. Calcular el torque total requerido Total
viscosomecanicototal
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Procedimiento de diseo16-. Calcular el torque total requerido Total
Torque mecnico mecnico
DondeV = Representa el volumen desplazado por la bomba, cm3Ef = Eficiencia de diseo, 0.70
lbfindaNmE
PV
f
reqmecanico ;90184
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Procedimiento de diseo16-. Calcular el torque total requerido Total
Torque por friccin friccin
lbfindaNmdD
dNL
fs
f
s
ffriccion ;)/(
1
)(10165.0
308
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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
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Procedimiento de diseo17-. Calcular el esfuerzo de torsin t
DondeTotal = Torque total, in lbfd = Dimetro de cabilla, in
lbfind
totalt 316
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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(
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Procedimiento de diseo18-. Calcular el esfuerzo de tensin t
Excentricidad E
DondeD = Dimetro del rotor, inT = Paso del estator, mV = Volumen desplazado por la bomba, cm3
inTD
VE 2581
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Procedimiento de diseo18-. Calcular el esfuerzo de tensin t
Carga debido al fluido Ff
DondeE = Excentricidad, inD = Dimetro del rotor, in
Preq = Volumen desplazado por la bomba, Psi
lbfPDEF reqf
42
22
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Procedimiento de diseo18-. Calcular el esfuerzo de tensin t
Carga axial FA
lbfFFF fRA
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Procedimiento de diseo18-. Calcular el esfuerzo de tensin t
Donded = Dimetro de la cabilla, in
lpcd
FAt
2
4
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Procedimiento de diseo19-. Calcular el esfuerzo (c) y tensin combinada (c)
Donded = Dimetro de la cabilla, in
lpcttc 22
inlbfdcc 163
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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
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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
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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