El estudio abordó el tema sobre las fracturas progresivas por fatiga asociadas al modo PID de variadores de velocidad ESP.
Este estudio deseó mostrar el desarrollo de la investigación y análisis de falla realizada al equipo de fondo del pozo Arrayan-04. El cual tiene un sistema ESP y tuvo una falla en donde el eje de la bomba fue fracturado sin mostrar rastros de sólidos o scale.
Asimismo, se encontraba trabajando en modo PID con una amplia ventana de frecuencia siguiendo una PIP objetivo. El cual tiene como fin la parametrización de las ventanas de operación del modo PID en pozos con altas producciones de gas.
Durante el proceso de investigación se revisó el tipo de metalurgia y el tipo de fractura del eje en cuestión. Pudiendo realizar una exclusión de problemas de manufactura.
Igualmente, se evidenció a través del reporte de análisis de falla, que está estuvo asociada a ruptura por fatiga debido a múltiples ciclos de esfuerzos combinados de torsión. Se revisó el modo de trabajo del equipo de fondo en donde se observa la configuración del variador en modo PID.
Como resultado, surgieron preguntas como: ¿cuál es la amplitud máxima de la ventana en frecuencia de este modo? ¿Se tiene en cuenta el torque máximo del eje y las oscilaciones cíclicas trasmitidas por la variación de frecuencia en este modo?
Asimismo, ¿cuál es la variación en porcentaje del torque permitida para este equipo instalado en el pozo? Finalmente, ¿se puede hacer un seguimiento y monitoreo al torque del equipo de fondo en el VSD (variador de velocidad) de manera remota?
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Con base a esto, el propósito es responder estas preguntas y proponer poner ventanas de operación. Adicionalmente, presentar las consideraciones a tener en cuenta cuando se decida usar este tipo de modos de control en el VSD.
Conclusiones: Dentro del caso de estudio se concluye que una ventana operativa mayor a 5 Hz puede llegar a disminuir el runlife del pozo. Igualmente, puede llegar a ser destructiva por los cambios de momentos de torsión en el eje en intervalos cortos.
Asimismo, la ventana de operación está definida por la carga del equipo. A mayor carga, se debe reducir la amplitud de la ventana de frecuencia.
Igualmente se puede someter el equipo ESP a arranques fuertes tras paradas aportan ciclos de esfuerzos a torsión que acortan la vida del eje de los componentes. Al estar operando de este modo, el torque máximo de trabajo puede reducirse hasta 5 veces respecto al valor nominal del torque para el material del eje en condiciones de no fatiga.
El proceso para parametrizar el pozo para llegar a un óptimo modo PID se concluye en los siguientes pasos: a. Verificar frecuencia operativa Máxima antes de bloqueo por gas / en condiciones operativas normales. b. Verificar frecuencia operativa Mínima antes de bloqueo por gas. c. Parametrizar temperatura en fondo de trabajo del pozo en producción. d. Verificar el punto mínimo de operación de PIP (psi) del pozo al cual se desea llegar.
El trabajo fue presentado por los Ingenieros Oscar Carreño, Tony Guerra, Diego Mosquera, Camilo González, Rodrigo Gualy, Juan David Castro Perdomo; Angélica Casas, Alejandra Acosta y Daniel Pinto, en la reciente edición del Congreso Mexicano del Petróleo (CMP).
