Nuevos conceptos para el funcionamiento de la ESP entre zonas productoras en pozos profundos a alta temperatura
El trabajo mostró qué cosas generan más temperatura que la simulación de las condiciones de fondo de pozo, y cómo mitigarlas.
Por ejemplo, seleccionando la posición adecuada de la ESP, considerando las tasas de producción frente a las zonas; y los materiales adecuados para la tubería de producción con el fin de reducir la temperatura de funcionamiento del motor y aumentar la vida útil.
Este estudio recuperó información de diferentes fuentes, datos históricos de 15 años de funcionamiento de bombas eléctricas sumergibles en el campo; datos detallados durante tres años de tres proveedores diferentes de bombas eléctricas sumergibles, y más de 80 análisis de desmontaje.
A partir de 2013, se hicieron funcionar 25 bombas eléctricas sumergibles con sensores de alta temperatura en el fondo del pozo; la interpretación de esa información fue una de las claves del éxito. En tres casos se cambió la profundidad de ajuste del equipo para probar la teoría.
Todos los pozos se encuentraron en proyectos de recuperación secundaria, por lo que es muy importante tener en cuenta la tasa de inyección y la zona selectiva.
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Hoy en día no existe ningún programa informático que pueda simular, con precisión, la temperatura dinámica real del ESP por encima o entre zonas.
Se realizaron varias simulaciones de flujo para comprobar la hipótesis, considerando diferentes caudales y presiones de entrada de la bomba.
La posición del ESP en relación con la zona de producción, el caudal y la inmersión determinarán la temperatura dinámica del motor.
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El uso de un aislamiento especial es una forma de reducir la temperatura del ESP en los pozos más profundos y de mayor temperatura.
En la industria petrolera, el estudio del perfil de temperatura de una bomba entre zonas no es una situación común; no existe literatura que explore este tipo de situación en el fondo del pozo.
Actualmente no existe ningún software de dimensionamiento/diseño preparado para predecir las temperaturas en este tipo de instalaciones. Este artículo mostró las consideraciones necesarias para hacerlo correctamente.
La aplicación de ESP en yacimientos con múltiples capas abiertas es una práctica común en la cuenca del Golfo San Jorge; donde más del 90% de los pozos se completan con CSG 5 ½” con profundidades de hasta 3,600m e intervalos productores entre 1,000m y 3,500m.
Debido a la baja productividad de las capas individuales, la producción de fluidos se realiza simultáneamente desde múltiples perforaciones. Y debido a ello, un gran porcentaje de los ESP se instalan entre las capas perforadas o por debajo de ellas.
Esto requirió instalaciones con accesorios especiales para ayudar en el proceso de refrigeración, como por ejemplo; cubiertas de refrigeración, tubos de recirculación y el uso de una serie de motores y juntas por debajo de 4″.
Cuando se instalan equipos ESP entre o por debajo de las perforaciones, hay que tener en cuenta el fenómeno de la transferencia de calor entre la tubería y el fluido del pozo; ya que este fenómeno puede elevar la temperatura del equipo por encima de los niveles esperados.
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La temperatura dependerá del porcentaje de contribución de las perforaciones por encima del equipo y por debajo del mismo.
Transferencia de calor depende, entre otros factores, de la inmersión del líquido y de la resistencia térmica de la tubería.
Hay que tenerlo en cuenta a la hora de diseñar los equipos que se van a instalar entre los intervalos perforados:
Simular con la posibilidad de realizar un análisis de sensibilidad sobre las contribuciones porcentuales de arriba y abajo para determinar la temperatura de funcionamiento.
Colocar el equipo dejando un porcentaje de producción por abajo, con o sin toma inferior.
En el caso de que el punto anterior no sea posible, utilizar tubería aislada, como por ejemplo VIT, o cualquier opción similar que sea económicamente viable. Esta debe ser instalada sólo donde habrá inmersión en el pozo (Fluid Above Pump, FAP).
Si no se tienen en cuenta los puntos anteriores a la hora de diseñar el equipo ESP que se instalará entre los intervalos perforados; las temperaturas de funcionamiento pueden alcanzar niveles superiores no previstos, con la consecuencia de una reducción de la vida útil.
Los ingenieros Federico L. Baieli, Ricardo Teves, Raul Oyarzun, Martin Russo y Juan Cruz Pires presentaron el trabajo en la reciente edición del Congreso Mexicano del Petróleo (CMP).
