3er Congreso de Producción, Mendoza - 1
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 ProducciónMendoza, Argentina
Septiembre, 2006
3er Congreso de Producción, Mendoza - 2
Evolución del descubrimiento
Este grafico representa la acumulación de reservas descubiertas a través del tiempo y de reservas explotadas.
3er Congreso de Producción, Mendoza - 3
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 - 4
Yacimiento El Tordillo
El Tordillo
117 Km2117 Km2
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.
Producción: 4,320 m3 de petróleo
Porcentaje de Agua: 90%
3er Congreso de Producción, Mendoza - 5
Yacimiento El Tordillo
Tipo de Sistema
CantidadProducción Bruta (m3/d)
Bruta por Pozo (m3/d)
Producción Neta (m3/d)
Neta por 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
Distribución de PozosSistemas de Levantamiento Artificial
227; 31%
476; 65%24; 3%
9; 1%
BES
MB
PCP
Surgente
Sistemas BES producen
57% del fluido total de El
Tordillo, con 42% de la
producción Neta
3er Congreso de Producción, Mendoza - 6
Yacimiento El Tordillo
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
Principales Unidades del Yacimiento
3er Congreso de Producción, Mendoza - 7
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 - 8
Evolución Indice IntervencionEvolucion Indice Intervenciones 1999 -2005
1.04
1.04
0.50 0.52
2.61
0.50
1.92
1.60
0.77
2.25
1.82
1.67
1.58
2.27
1.80
1.64
2.18
1.07 1.09
1.28
1.79
0.69
1.38
1.33
1.75
0.64
1.71
1.71 1.
831.
200.
941.
111.
040.
81 0.94
0.76
1.38
0.76
0.59
1.02
1.30
1.48
1.48
1.19
1.61
1.57
1.23
0.90
0.63 0.
74 0.83
1.15
1.28
0.43
0.41
1.03
0.90
0.58 0.
660.
46 0.55
0.99
0.61
0.87
0.79
0.26
0.69
0.56
0.70 0.
771.
060.
450.
210.
420.
340.
470.
260.
440.
370.
370.
300.
300.
530.
29
0
50
100
150
200
250
Jan-
99
Mar-
99
May
-99
Jul-9
9
Sep-9
9
Nov-9
9
Jan-
00
Mar-
00
May
-00
Jul-0
0
Sep-0
0
Nov-0
0
Jan-
01
Mar-
01
May
-01
Jul-0
1
Sep-0
1
Nov-0
1
Jan-
02
Mar-
02
May
-02
Jul-0
2
Sep-0
2
Nov-0
2
Jan-
03
Mar-
03
May
-03
Jul-0
3
Sep-0
3
Nov-0
3
Jan-
04
Mar-
04
May
-04
Jul-0
4
Sep-0
4
Nov-0
4
Jan-
05
Mar-
05
May
-05
Jul-0
5
Sep-0
5
Nov-0
5
Can
tid
ad E
lect
ros
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Cant. BES Indice Linea Tendencia
Inicio instalacion linea 10.4Kv
Bombas Resistentes a la abrasion
Bombas con Recirculacion
Motor S-375 Modificado
Aceite Alta Temperatura - CL6
Cable con Capilar
Motor S-375 con Recirculacion
Empalme de Transposicion
Bombas Centurion
Inhibidor de Incrustaciones
Frecuencia dependiente de la presion dinamica
Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29 entre el 2000 y el 2005 Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29 entre el 2000 y el 2005
3er Congreso de Producción, Mendoza - 9
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
Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29 Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29
Sistemas BES incrementaron de 54 a 206Sistemas BES incrementaron de 54 a 206
Resultados
(Año 2000 al 2005)
3er Congreso de Producción, Mendoza - 10
Bomba de Recirculación
Zona Productora
Bomba PrincipalDiseño estándar o resistente a la abrasión
Bomba de Recirculación
Sello
Motor
Clamp y centralizador
Tubo Recirculador
Succión
Área = 0.73 inch2 - Diámetro.= 0.96 inch
Tubo Recirculador
Permite la instalación equipos BES por debajo de los punzados sin la utilización de camisa de refrigeración
3er Congreso de Producción, Mendoza - 11
BOMBA PRINCIPALBOMBA PRINCIPAL
SUCCIONSUCCION
SELLOSELLO
MOTORMOTOR
SENSOR DE FONDOSENSOR DE FONDO
TUBO RECIRCULADORTUBO RECIRCULADOR
BOMBA RECIRCULACIONBOMBA RECIRCULACION
CAUDAL RECIRCULADO
CAUDAL RECIRCULADO
FLUIDO ADMITIDO POR LA BOMBA DE
RECIRCULACION
FLUIDO ADMITIDO POR LA BOMBA DE
RECIRCULACION
PRODUCCIONPRODUCCION
Bomba de Recirculación
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Bomba de Recirculación
38
129
16
38
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
2002 2003 2004 2005
Motor 440 Motor 375
Número de Pozos Bombas de Recirculación Operando
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.
Ventajas de la bomba de Recirculación:
Menor costo
Mayor espacio anular
Reduce formación de incrustaciones (carbonatos) alrededor del motor
Reduce tiempos de instalación
Permite utilizar motores serie 440 en casing de 5-1/2 (mayor potencia)
Mejora la confiabilidad del sistema BES
Aumento de Producción
3er Congreso de Producción, Mendoza - 13
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
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Inhibidor de Incrustaciones
Porcentaje respecto a equipos operando
05
10152025303540
SCALE
1999 - 2000 2000 - 2001 2001 - 2002 2002 - 2003 2003 - 2004 2004 - 2005 2005
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
3er Congreso de Producción, Mendoza - 15
Bombas resistentes a la abrasión
Porcentaje respecto a equipos operando
0
10
20
30
40
50
60
SAND / ABRASIVES
1999 - 2000 2000 - 2001 2001 - 2002 2002 - 2003 2003 - 2004 2004 - 2005 2005
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
3er Congreso de Producción, Mendoza - 16
Variadores de Velocidad (VSD)
140
184
10080
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
2002 2003 2004 2005
Número de Pozos VSDs en Operación
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).
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
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
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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 - 20
Evolución Indice Intervencion
Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29 entre el 2000 y el 2005 Índice de intervención se redujo de 1.33 a 0.29 entre el 2000 y el 2005
Evolucion Indice Intervenciones 1999 -2005
0
50
100
150
200
250
Jan-
99
Apr
-99
Jul-9
9
Oct
-99
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00
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-00
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0
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-00
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01
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-01
Jul-0
1
Oct
-01
Jan-
02
Apr
-02
Jul-0
2
Oct
-02
Jan-
03
Apr
-03
Jul-0
3
Oct
-03
Jan-
04
Apr
-04
Jul-0
4
Oct
-04
Jan-
05
Apr
-05
Jul-0
5
Oct
-05
Can
tidad
Ele
ctro
s
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Ind
ice
Inte
rven
cion
Cant. BES Indice Linea Tendencia
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