Ab Bes Training Module b Bombas

CURSO DE OPERACIONES CON BOMBAS

ELECTRO SUMERGIBLES

Ing Alberto Bidone

Articial Lift Sales Technical Support

Artificial Lift

BombasAplicaciones Generales

Descripción, capacidad, aplicaciones, nomenclatura.

Levantamiento Artificial

El Bombeo Electrocentrífugo es una de las mayores formas en levantamiento artificial.

Schlumberger lidera la tecnología aplicada a bombeo electrosumergible.

Aplicaciones de los Productos

Schlumberger se especializa en el diseño , fabricación, aplicación, marketing, instalación, servicios y reparación de:

Equipos electrosumergiblesCables de Potencia SumergiblesSistemas de alimentación y control de equipos electrosumergibles

Diámetros de los Equipos

Schlumberger ofrece un rango de equipamiento para casing pequeños como 4.5”, con producciones bajas desde los 50 bpd (8 m3) a pozos con caudales arriba de 100,000 bpd (15900 m3) en 13 3/8" casing.

Equipos Especiales

Dependiendo de las condiciones de aplicación, Schlumberger puede ofrecer sistemas de bombeo para temperaturas desde 50 hasta 450 F .

Schlumberger también ofrece la mas extensa línea de equipos de bombeo resistentes a la abrasión más fiable en el mercado mundial.

Curva de la Bomba

HP / Stg

Eficiencia

Altura

Rango Bomba

Curva de Calentamiento Interior

Discharge Fluid Temp (°F)

190,0

200,0

210,0

220,0

230,0

250,0

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Flowrate (BPD)

Dis

char

geTe

mpe

ratu

re(°

F)

240,0

67 STG JN21000,190°F INLET,50% OIL ,50%WTR

Máxima Potencia Disponible (60 Hz)

375 456 540 562 7380

200

400

600

800

1,000

1,200

Motor Series

60 H

zM

axim

umH

orse

pow

er

Rango de Temperaturas en Motores

Los motores Schlumberger están construídos en 3 rangos detemperaturas de fondo de pozo, incluso el HOTLINE para bombeo de vapor o bajos caudales:

Standart Intermediate HOTLINE300F 450F +250F

Bombas ElectrosumergiblesRango de Operación Recomendado

Definición, curvas, tipos de bombas ,etapas y aplicaciones.

Ubicación de la Bomba

Bolt on head

Bomba

Intake y/o Separador de gas

Etapa de la Bomba

• La bomba centrífuga está formada por unidades denominada etapas.Cada etapa consiste de un impulsor y de un difusor.

Note la dirección del flujo.El impulsor envía a este afuera y el difusor lo redirecciona hacia arriba.

Difusor de la etapa inferior

Difusor

Impulsor

Flujo Flujo

Etapa de la Bomba

Etapa de la Bomba

Cada impulsor toma el fluído e imparte energía cinética, el difusor transforma la energía cinética en energía potencial

Etapa de la Bomba

El impulsor está adherido al eje y gira con él.El difusor es estacionario dentro del housing de la bomba.Dependiendo del tipo de etapa,el impulsor tendráalrededor de 7 a 9 álabes los cuales imprimen un movimiento suave al fluído y este se mueve desde la entrada u ojo del impulsor hasta el exterior del conducto.

Vista superior en corte de un impulsor mostrando un desarrollo típico de las paletas.

Eje

Cubo

Faldon

Dirección de la rotación

Alabes

Pasaje del fluído

Etapa de la Bomba

• El difusor siempre tiene un número diferente de álabes comparado con el impulsor.Por qué?

Para prevenir vibraciones!!!

Etapa de la Bomba

Etapa de la BombaHay tres TIPOS de IMPULSORES que determinan la cantidad de flujo

disponible para un diseño específico.

La diferencia entre estos tres tipos de diseños es mostrado por los ángulos

de los álabes del impulsor y el tamaño y forma de los pasajes internos del

fluído.

Flujo radial (panqueque)

Flujo mixto

Etapa de la Bomba

Flujo axial (propulsor)

Francis

Flujo radial (panqueque)

Flujo mixto

Etapa de la Bomba

Flujo axial (propulsor)

Etapa de la Bomba

En los IMPULSORES DE FLUJO RADIAL (llamados panqueques) ,el fluído es obligado a realizar cambios de dirección en forma abrupta y siguiendo ángulos agudos.El grado de cambio direccional es cercano a los 180°.Es este cambio de dirección lo que desarrolla la altura o “head” de la etapa. Los álabes forman ángulos cercanos a los 90° con el eje.

Etapa de la BombaLa energía cinética de un líquido en movimiento en un determinado punto en un sistema de bombeo tiene como expresión matemática , una fórmula desarrollada porHazen-Williams quienes escribieron una de las más comunes para cañerías de acero lisas.

H = ( V² / 2 g)donde : H altura de elevación, V velocidad en la cañería , g aceleración de la

gravedad ( 32.17 ft/sec/sec)

Una buena ingeniería recomienda que hay que tratar la velocidad en la cañería

de succión a 3 ft / sec o menos y la velocidad en la descarga mayores que 11

ft /sec pueden causar flujo turbulento y/o erosión en el csg de la bomba

Etapa de la Bomba

c1w1 u1

u2

c2

w2

C1=velocidad de entrada del fluído al impulsor

U1= velocidad periférica

W1=velocidad relativa

IMPULSOR DE FLUJO RADIAL

Etapa de la BombaIMPULSOR DE FLUJO RADIALCuando el fluído entra al álabe de la bomba adquiere una velocidad C1,compuesta por una velocidad periférica U1 y la relativa W1.Al salir del impulsor ,el fluído,tiene una velocidad relativa que ha disminuído a un valor W2 y la velocidad periférica que es proporcional al radio del impulsor,ha crecido hasta un valor U2;la resultante de estas dos velocidades es C2 mayor que C1 y esta energía es transformada en presión en el difusor.

Etapa de la BombaIMPULSOR DE FLUJO RADIAL

La ecuación que resume lo dicho anteriormente es:

(P2 – P1) = [( c22 – c1

2 ) + ( u22 – u1

2 ) + (w22 – w1

2 ) ] γ / 2 g

La ecuación anterior se puede expresar en términos de ALTURA ,si dividimos la diferencia de presiones por la gravedad específica del fluído:

(H2 – H1) = (P2 – P1) / γ =

= [( c22 – c1

2 ) + ( u22 – u1

2 ) + (w22 – w1

2 ) ] / 2 g

Etapa de la BombaLas ETAPAS de FLUJO MIXTO presentan cambios direccionales mas suaves y el fluido puede viajar a traves de los impulsores ydifusores con menor restricción. Debido a esto las etapas son adecuadas para manejar mayores volumenes de fluído,pero no desarrollaran gran altura.

Etapa de la Bomba

Un IMPULSOR DE FLUJO MIXTO tiene un álabe con un ángulo cercano a los 45° con respecto al eje de la bomba.

• Las etapas de FLUJO AXIAL tienen un canal muy empinado para el pasaje del fluído,con una gran similitud al propulsor de un bote.Dichas etapas pueden manejar altos volúmenes de fluído pero desarrollan muy pequeña altura de elevación.

Etapa de la Bomba

• Las etapas con impulsores del tipo FLUJO RADIAL pueden manejar aproximadamente 10% de gas libre .

• Por otro lado las etapas con impulsores del tipo FLUJO MIXTO manejan más del 20% de gas libre

Etapa de la Bomba

Rango de Operación Recomendado

Durante el proceso de dimensionar una bomba ,nosotros tratamos que el tamaño de esta se encuentre dentro del Rango de Operación Recomendado ( ROR)

Qué y porqué es tan importante el ROR ?

Rango de Operación RecomendadoNosotros estamos recomendando un ROR de 6000 BPD a 11000 BPD

REDAA

SN8500 1.00

Rev.

60 Hz / 3500 RPM 538 Series - 1 Stage(s) - Sp. Gr.Pump Performance CurveOptimum Operating RangeNominal Housing DiameterShaft DiameterShaft Cross Sectional AreaMinimum Casing Size

6000 - 110005.38

1.0000.7857.000

bpdinchesinchesin ²inches

Shaft Brake Horsepower Limit

Housing Burst Pressure Limit

StandardHigh StrengthStandardButtressWelded

375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet

Capacity - Barrels per Day

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

Observando una Bomba Flotante debemos considerar primeramente que hace que el “EMPUJE” sea hacia arriba o abajo en el interior de la etapa.La mayoría de las personas ven en el rango de

operación de la bomba, una definición de límites de empuje, donde la etapa está en downthrust (empuje hacia abajo) o en upthrust (empuje hacia arriba). Si la etapa se encuentra dentro de ROR se piensa que estábalanceada sin someterse a empujes en cualquier dirección.


Gráficamente a usted le gustaría ver esto:

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

DownthrustBalanced

Upthrust


Esto es casi siempre erróneo.



Antes de preocuparnos demasiado por cuanto empuje tenemos ,nosotros necesitamos conocer Qué es el

EMPUJE?.


Isaac Newton desarrolló una ley la cual dice que cualquier objeto,este en reposo o en

movimiento,permanecerá en ese estado a menos que actue sobre el una fuerza externa.

También ,el nuevo movimiento del objeto será determinado por la suma de todas las fuerzas actuando sobre el.

Empuje del Impulsor

Sección transversal de un Impulsor

El Impulsor ,tiene tres fuerzas actuando sobre él en cualquier discusión de empujes y está relacionado con la etapa de la bomba:La suma de estas tres fuerzas es el empuje total.

Empuje del Impulsor

Siempre hacia abajoLa gravedad actuando sobre la masa flotante del impulsor

Hay tres fuerzas que son : The Direction is:

La fuerza neta resultante de la presión diferencial en la etapa.

La fuerza debida al movimiento del fluído entrando a la etapa.

Tanto hacia abajo o cero(cero ocurre en flujo abierto amplio - no presión).Tanto hacia arriba o cero (cero ocurre en condiciones de cierre o no circulación de fluído).

Empuje del Impulsor

El Impulsor tiene una masa sobre la cual actúa la gravedad y empuja a aquel hacia la Tierra.

F=mA donde A es la aceleración de la gravedadF

Empuje del ImpulsorPressure: La presión por el área es igual a la fuerza( F= PxA). Hay una fuerza hacia abajo y una fuerza hacia arriba.La fuerza haciaabajo es siempre mayor excepto cuando: The pump generates La bomba no genera presión (wide open flow)

An impeller adds pressure to the fluid so that the pressure on the top side is greater than the pressure on the bottom side.

Baja Presión

Alta Presión Un impulsor adiciona presión a el fluído de tal modo que la presión en la parte superior es mayor que la presión en la parte inferior.

Empuje del Impulsor

Momentum: El fluído entrando por la zona inferior del impulsor es forzado a cambiar de dirección.Este cambio ejerce un momento que desarrolla una fuerza hacia arriba excepto cuando:No hay flujo ( en un cierre de pozo).

Dirección del flujo de fluído

Empuje del ImpulsorPressure: Las flechas hacia abajo representa un gran fuerza debida a la alta presión.

+ =

La diferencia neta entre la dos fuerzas es el empuje hacia abajo debida a la presión.

Empuje del Impulsor

En general ,Impulsores de mayor diámetro desarrollarán mayores empujes hacia abajo que los impulsores de menor diámetro para el mismo rango de caudales.

Por qué ?

Empuje del Impulsor

Porque ellos tienen una área de superficie mayor sobre la cual la diferencia de presión pueda operar.

Ellos también tienen mayor masa.

Empuje del Impulsor

Es posible de algún modo afectar el empuje hacia abajo causado por la presión ?

Qué pasa si reducimos la presión en la parte superior del impulsor?

Empuje del ImpulsorPressure: Si nosotros pudieramos reducir la presión en la parte superior del Impulsor como se muestra,esto reduciría el empuje.

+ =

Empuje del ImpulsorCuando la etapa maneja fluidos abrasivos, el desgaste radial se ve muy acelerado, dependiendo de la calidad y cantidad de la arena o abrasivos presentes. Generalmente el desgaste radial se presenta combinado con el desgaste por abrasión de las arandelas de empuje y a veces hasta el desgaste de los faldones de los impulsores y difusores.En las etapas de flujo mixto se emplea una cámara de equilibrio, que consiste en un anillo de balance y agujeros de balance, para reducir el empuje hacia abajo (down-thrust) del impulsor, como se muestra en la siguiente figura:

Anillo deBalance

Hueco deBalance

Fluído de Baja presión

Baja Presión

AltaPresión

Caída dePresión

Caudal en BPD

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000





375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

Downthrust

Upthrust

Basado en esta discusión previa, hay una lógica al observar la curva de la siguiente manera:


Sin embargo no todas las etapas entraran en el upthrust.

La mayoría de las bombas se diseñan para trabajar en la parte del downthrust del rango recomendado.

Dependiendo de la etapa, esto puede ser viable de manejar de acuerdo al tipo de flujo de la misma.


Si el diseño de la etapa es de compresión, el empuje no es relevante para determinar el ROR.!


Las bombas Schlumberger se fabrican de 3 tipos básicos:

1)Flotantes - Cada impulsor está libre para moverse hacia arriba y abajo sobre el eje. (Esto se llama flotar sobre el eje).

2) Compresión - Cada impulsor esta fijo al eje en forma rígida, para que no puedan moverse si no se realiza con el movimiento del eje . Todos los impulsores son comprimidos conjuntamente para formar un cuerpo rígido.3) BFL - Las etapas superiores son compresoras y las inferiores son

flotantes. Esto es principalmente para manejar el empuje sobre el cojinete del protector.

Tipos Básicos de Bombas

Tipos de Bombas

BFL

Todo el empuje es recibido aqui

Empuje cero aqui

Motor

Protector

Pump

Empuje de Impulsores

Flotante

Todo el empuje es recibido aqui

Compresión

ProtectorThrustBearing

MotorThrustBearing

Bombas “Flotantes”

Por qué usar bombas “flotantes”?

Porqué Utilizar Bombas Flotantes?

Un gran número de etapas pueden ser ensambladas sin tener en cuenta la capacidad de los cojinetes del protector.

Estas etapas tienen buen perfomance en el manejo de abrasivos livianos, ya que no permiten depositarlos en el área productiva de la misma.

Estas etapas tienen tolerancias de fabricación, mas amplios.

Su ensamble en el pozo es mas fácil, ya que no requiere shimming.

Bombas Flotantes

Qué necesitamos nosotros observar para utilizar etapas flotantes?

1) Puede haber límites en los altos y bajos caudales.

2) Nosotros debemos siempre mirar el empuje del eje.

Empuje del Eje

Nosotros dijimos que los impulsores individualmentemanejaran su propio empuje ,entonces por quédebemos preocuparnos por el empuje del eje?

Empuje del Eje

El empuje total está conformado por dos componentes:

El empuje del impulsor y

el empuje del eje.

Empuje del Eje : Bomba BFL

En la bomba BFL, no está presente porque el eje essoportado en la bomba.

Empuje del Eje : Bomba de Compresión

En la bomba de compresión,nosotros no podemosseparar el empuje del eje y de los impulsores ,porestar ambos rígidamente acoplados juntos

Empuje del Eje : Bomba FlotanteEn una bomba flotante ,el impulsor puede moverselibremente en el eje y tiene sentido que el eje puedatambién moverse dentro del impulsor.El extremo superior del eje está expuesto al fluído de descarga de la bomba ,el cual está a una presiónmás alta que en la admisión de la misma.La presiónactuando en el extremo superior del eje de la bombagenera un empuje hacia abajo. El eje de la bomba también tiene una masa de talmodo que la gravedad empujará hacia abajo.∴ EL EMPUJE DEL EJE ES SIEMPRE HACIA ABAJO NUNCA ARRIBA.

Empuje del Eje : Bomba Flotante

Recordar que: Fuerza = Presión x Area

La fuerza debida a el peso del eje usualmente no essignificativo de tal modo que lo ignoraremos por el momento.


Fuerza = Presión x Area

De tal modo que la presión de descarga de la bombamultiplicada por la sección transversal del eje nos

dará el empuje del eje?

NO!


Miremos como es el ensamble entre bomba,protector y motor.

Empuje sobre el Eje en Bombas Flotantes

Pi = Presión de Entrada a la BombaPd = Presión de Descarga de la Bomba

Pd

Pi

Pi

Pi

Se puede mostrar que todas las presiones se eliminan excepto aquella sobre el extremo del eje.Se puede mostrar también que independientemente de los varios diámetros,couplings,etc.que la fuerza neta sobre el eje puede ser calculada por:

Fuerza = (Pd-Pi) *Axs

Donde Axs = Sección transversal del extremo del eje.

PiEntrada de fluído a la bomba

Impulsores flotantesDesde que los impulsores flotantes son libres de moverse en el eje hacia arriba o abajo,lo único que lo detiene es su difusor superior o inferior.”La arandelas de desgaste” son provistas en toda superficie compañera o enfrentada entre el impulsor y el difusor para absorver elempuje generado.

ThrustWashers

Impulsores flotantes

Las áreas azules muestran las arandelas "upthrust" entre el impulsor y el difusor superior.

Fuerza

Upthrust es absorvido aquí

Impulsores flotantesEl área azul muestra el "downthrust" washers entre el impulsor y el difusor inferior. Observar que hay mayor área de downthrust que de upthrust. Esto es debido el downthrust generalmente un valor máximo más grande.Recordar que nosotros dijimos que muchas etapas nunca estarán en condición de upthrust.

Downthrustes absorvido aquí.

Fuerza

Impulsores flotantesNosotros también dijimos que muchas etapas están diseñadas para operar en downthrust.Por qué es esto?La razón es que el impulsor provee un “sello” sobre el difusor inferior por presionar hacia abajo sobre las arandelas ( washers).Esto evita que los abrasivos generen pérdidas dentro de las áreas de los cojinetes y los fuerzan a moverse hacia arriba en la bomba.

El sello en estos lugares previene la presencia de abrasivos

Bombas de CompresiónEn una bomba de compresión, todos los impulsores son

fijados rígidamente al eje, por lo cual se mueven conjuntamente con el eje hacia arriba y abajo.

El impulsor normalmente es seteado hacia abajo sobre las arandelas de presión inferiores debido a la gravedad. Por lo cual el eje debe ser levantado con los shims en el coupling desde la última bomba ensamblada, para no permitir que los impulsores toquen los difusores. Esto es para que todo el empuje desarrollado por las bombas sea transmitido a través del eje hacia el cojinete del protector directamente.

Bombas de Compresión

Cuando el impulsor se mueve hacia arriba o abajo,el eje se mueve con él de tal modo que todo el empuje esta ahora en el eje. Este empuje del eje debe ser absorvido en algun lugar y esto es hecho en el cojinete de empuje del protector vía el eje del protector. El cojinete de empuje del protector puede manejar una carga mucho mayor que las arandelas de empuje individuales de la etapa.

Bombas de Compresión

Pero por qué usar una bomba de compresión?

Porqué utilizar Bombas de Compresión?

Todos los empujes son finalmente manejados en el protector, solodebemos pensar en un cojinete de gran capacidad, por lo que el rango de la bomba puede extenderse en un area más grande incrementando su vida útil.

Algunas etapas generan mucho empuje para ser manejado por las arandelas de downthrust del impulsor.

Ocasionalmente en los pozos gaseosos, el volúmen de fluído cambia drásticamente dentro de la bomba y en el caso de la etapas flotantes pueden ser muy severos para las arandelas de fricción.

Si abrasivos o corrosivos estan presentes, puede ser beneficioso para manejar el empuje en un área lubricada por el aceite del motor y no por los fluídos del pozo.

Algunos fluídos (propano líquido) no tienen la suficiente lubricación para las arandelas del down thrust de la etapa.

Bombas de CompresiónSHIMMING o SUPLEMENTACION

SHIMMING DE LAS BOMBAS

SHIMMING DE LAS BOMBAS

O RING

EJE

SHIM

BASE CON BRIDA

CABEZA BOMBA

BOMBA

COUPLING ESPACIADOR

Bombas "BFL"

Por qué usar una bomba BFL ?

Bombas "BFL”(Bottom-Floater)

BFL es un antiguo método para manejar el downthrust.

La tecnología de los cojinetes del protector ha sido mejorada sustancialmente a través del tiempo,pero muchos años antes ,los protectores no podían manejar el empuje generado por muchas de las bombas existentes en ese momento. Como resultado de esto ,la construcción BFL fue desarrollada.

Bombas "BFL"

En la BFL el 40% de los impulsores superiores son fijados al eje (bomba de compresión) y el eje NO es suplementado (shimmed) durante el armado de la bomba.Como resultado de esto,la sección superior de los impulsores gira sobre las arandelas de empuje de los difusores. Estas arandelas soportan todo el empuje de los impulsores fijos como también el eje y el empuje del eje es igualmente distribuído sobre las arandelas de empuje. El resto de las etapas son armadas como bomba flotante

Bombas "BFL"

Por qué no ir y fijar todos los impulsores a el eje?

Porque la tolerancia del apilamiento haría de esta construcción una pesadilla.Si todas las etapas no fueran colocadas exactamente,una o alguna de las etapas manejarían todo el empuje hasta que arandelas de empuje fallaran y entonces el empuje se desplazaría un poco más abajo,etc.

Bombas "BFL"

Las bombas BFL están siendo usadas con gran suceso en distintas partes del mundo.

HistéresisDigamos para una bomba en particular que hay algun punto donde el impulsor pasa desde el downthrust al upthrust (o balanceado).Para el objeto de esta ilustración trataremos al Impulsor en rojo y en downthrust y el Impulsor en azul y en upthrust

UpthrustDownthrust

Histéresis

Caudal - BPD

Altura en pies

Si nosotros incrementamos el caudal desde izquierda a derecha ,la bomba cambiaría desde downthrust a upthrust en este punto.

Histéresis

Caudal - BPD

Altura en pies

Pero si nosotros disminuímos el caudal,el Impulsor no retornará al mismo punto.Este lo hará pero a un caudal menor.

Histéresis

Caudal - BPD

Altura en pies

De tal manera habrá una histéresis entre los puntos de upthrust y down-thrust.Es una buena práctica tanto para arrancar un pozo cerrarlo totalmente o inclusive cerrarlo brevemente luego del arranque y entonces abrirlo para un flujo normal asegurándonos que el impulsor esté. en posición downthrust..

Histéresis

Caudal - BPD

Altura en pies

Sin embargo antes de cerrar un pozo,debemos ser precavidos que la bomba no desarrolle una excesiva ( peligrosa ) presión de descarga

La razón para esta histéresis es que estamos cambiando el área efectiva de la upper y lower shrouds por cambio de la posición de el impulsor. Desde que el empuje proviene de la presión por el área,el cambio en el área cambia el empuje.

Upthrust areaDownthrust area

Nosotros perdemos eficiencia en la posición upthrust debido a la capacidad del fluído a recircular desde la alta a la baja presión por el área del canal de pasaje de aquél.Adicionalmente se pierde eficiencia si fluídos abrasivos causan erosión en el difusor.

Resumen

Algunos factores determinaran el rango de operación recomendado de las bombas. Mientras que el empuje es un factor, algunas veces no es considerado como tal.

Una razón para restringir el rango de operación puede ser tratar de mantener la eficiencia de la bomba.

Para operar fuera del rango, se requiere una bomba y un motor mas grande, para mover el mismo volúmen (con mayor potencia instalada).

Resumen

Los rangos de operación de la bomba son testeados por el criterio API.

Capacidad – Barriles por día

Curva de Perfomance de una Etapa

Bomba DN2150 Serie 400 - 3500 RPM

1500500 2000 300025001000 3500

HPMotorLoad

PumpOnlyEFF

HeadFeet

5

10

15

0.25 15

20

25

0.50 30

45

30

0.75

60

75

0

Pump Only

Effic

ienc

y

Pump Only Load

Head Capacity +10%

-10%

+5%

-5%+8%

-8%

Curva API de Perfomance de una Etapa

no- 10%Eficiencia de la

Bomba

+ 10%+/- 8%HP consumidos

+/- 7.5%+/- 5%Altura de

Elevación

Límites

Bombas Usadas

Límites

Bombas Nuevas

En el punto de

Máxima eficiencia

En el ROR

En el ROR

Donde es

aplicable

Para todos los cálculos, ésta curva puede ser usada como punto de partida. La curva está basada sobre la perfomance promedio de bombas actualmente en producción.

Todas las bombas Schlumberger son testeadas antes de ser enviadas al pozo. La perfomance de la bomba puede no ser exactamente igual a la curva de catálogo, sino que puede estar dentro de las tolerancias estandar aceptadas según normas API.

Aplicaciones de Bombas

ResumenEl rango recomendado de operación no depende necesariamente del empuje sobre cojinete.

El empuje sobre el impulsor es una combinación de gravedad, presión y velocidad.

Las bombas son construídas en 3 tipos: compresíon, BFL y flotantes.

El empuje es manejado en forma diferente para cada tipo de bomba.

Los empujes de las bombas nunca pueden ser ignorados.

Las bombas Schlumberger son fabricadas en diferentes configuraciones. Muchas bombas (especialmente las diámetros pequeños), son fabricadas como “center tandem”(o CT).

Otros tipos de bombas, son las "upper tandems" (UT), "lowertandems" (LT) y “simples" (S).

La diferencia en la construcción no está en los tipos de etapas, sino depende de la utilidad de sus extremos.



Una bomba Simple tiene la admisión y la cabeza de descarga integrada a su cuerpo, por lo que otras bombas no pueden ser ensambladas a ella.

Una bomba "upper tandem" tiene la descarga integrada a su cuerpo, no así la admisión. Puede ser acoplado otra bomba y/o una admisión en la parte inferior.

Una bomba "center tandem" no tiene admisión o cabeza de descarga integrada. Puede ser acoplada otra bomba en la parte inferior o superior, una admisión y una cabeza de descarga.

Una bomba "lower tandem" tiene la admisión integrada a su cuerpo, pero no una descarga. Puede ser acoplada otra bomba y/o una descarga en la parte superior.

Bomba Simple

Construída con cabeza de descarga

Admisiónincorporada

Cuerpo principal

Todas las bombas requieren de una admisión y una cabeza de descarga.Con una bomba simple, su costo puede ser mas bajo, pero seguramente creará problemas de inventario.

Upper Tandem

Construída con cabeza de descarga

Sin admisión

Cuerpo principal

En una bomba upper tandem puede ser ensamblado otra bomba o una admisión.

Bomba UT

BombaLT

Bomba UT

Admisión

Lower Tandem

No tiene cabeza de descarga

Contruida con admisión incluída

Cuerpo principal

La bomba lower tandem puede ser acoplada con otra en su parte superior o su cabeza de descarga.

UTBomba

(CT)

LTBomba

LTBomba

Bolt-onHead

Center Tandem

No tienen la descarga incluída

Cuerpo principal

Las bombas center tandem pueden ensamblarse otra bomba abajo y/o arriba, la admisión y cabeza de descarga.

Bomba UT

Bomba CT

Bomba CT

Bolt-onHead

No tienen admisión

Bomba LT

Bomba CT

Admisión

Con las bombas CT pueden intercambiarse fácilmente una admisión estandar por un separador de gas o simplemente ser cambiada de posición de acuerdo a su estado mecánico.

Center Tandem

Diferentes tipos de admisión, separadores de gas, manejadores de gas, y cabezas de descarga, están disponibles para muchas series de bombas.

Estos elementos pueden ser acoplados en bombas de igual serie (400, 540, etc.), sin necesidad de adaptadores. Las mismas pueden ser utilizadas con series de distintos diámetros con adaptadores.


Las bombas "ARZ" o Abrasion Resistant - Zirconia utilizan bujes de circonio para soporte radial. Esto puede aumentar significativamente la vida útil cuando se bombean fluidos severamente abrasivos.



CojineteZirconio

Buje deZirconio

O-ring

Cojinete flexible dezirconio

Bocin de Zirc.Anillo - Seguro

Spacer


Los bujes ARZ son montados entre las etapas estandar de la bomba. Estos bujes son instalados a una distancia que varía de acuerdo al tipo de etapas ,pero es de 30 cmaproximadamente

Otra configuración de la bomba es la "ES" o Enhanced Stabilization

(Estabilización Mejorada) . Esta bomba usa bujes ARZ bushings en la

cabeza y la base pero no tiene etapas con bujes ARZ dentro de la bomba.

Esto es excelente para bombear abrasivos no severos a bajo costo.


La tecnología utilizada en las bombas resistentes a la abrasión, están disponibles con bujes construídos bajo patente, en diversas opciones de metalúrgias y formas.

Los materiales disponibles son : Zirconia, SiC (carburo de silicio), T (carburo de Tungsteno).


Las bombas resistentes a la abrasión pueden ser configuradas de la siguiente manera:


Estas curvas comunmente están disponibles en frecuencias de 50 Hz or 60 Hz para cada tipo de etapa.

También están disponibles curvas multifrecuencia como referencia en el uso de los VSD.

Curvas de Performance de Bombas

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000

bpdinchesinchesin²inches




375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

0 2,500 5,000 7,500 10,000 12,500 15,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


6000 - 110005.38

1.0000.7857.000

bpdinchesinchesin²inches




375600N/A

60006000

HpHppsipsipsi

EffHpFeet


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 8810H = 36.87P = 3.18E = 75.23

10

20

30

40

50

60

70

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

60HZ

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


795 - 145713.672.545.07

17.78

m3/dcmcmcm²cm




313500N/A

4137041370

HpHpkPakPakPa

0 250 500 750 1,000 1,250 1,500 1,750 2,000

REDAA

SN8500 1.00

Rev.


795 - 145713.672.545.07

17.78

m3/dcmcmcm²cm




313500N/A

4137041370

HpHpkPakPakPa

EffHpMeters

Capacity - Cubic Meters per Day

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

B.E.P.Q = 1167H = 7.81P = 1.84E = 75.23

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

50 HZ

Schlumberger

Technical DataShaft Brake Horsepower Limit:

Housing Burst Pressure Limit:

StandardHigh StrengthStandard ButtressWelded

313 Hp500 Hp

34475 kPa41370 kPa

SN8500 50 HZ / 2917 RPM

Optimum Operating RangeNominal Housing DiameterShaft DiameterShaft Cross Sectional Area

m /day

cm

cm

cm2

795 1475

13.67

2.54

5.07

3

Minimum Casing Size 17.78 cm 41370 kPa

Shaft Brake Horsepower Limit:

Housing Burst Pressure Limit:

StandardHigh StrengthStandard ButtressWelded

375 hp600 hp

5000 psi6000 psi6000 psi

SN8500 60 HZ / 3500 RPM Pump Performance Curve 538 series - 1 StageOptimum Operating RangeNominal Housing DiameterShaft DiameterShaft Cross Sectional Area

bpd

inches

inches

sq. inches

6,000 11,000

5.38

1.000

0.7854Minimum Casing Size 7.000 inches

Nomenclatura

Schlumberger fabrica 10 diferentes series de bombas, agrupadas en 9 tipos de grupos para varias medidas de casing y flujos.

NomenclaturaLos diseños son clasificados por series y definidos como:

TipoADGSHJ

MNNP

Serie338400540538562675862950

10001125

3.38"4.00"5.13"5.38"5.63"6.75"8.63"9.50"

10.00"11.25"

DiámetroExterior

4 1/2"5 1/2"6 5/8"

7"7"

8 5/8"10 3/4"11 3/4"11 3/4"13 3/8"

MínimoCasing

Las etapas son denominadas según el punto de mejor eficiencia en caudal y

en barriles por día a 60 Hz. Por ejemplo una DN1750 es una bomba donde

su mejor eficiencia se encuentra en los BPD.

La letra "N" en la denominación de la bomba (DN1750 or D1400N) indíca que

el impulsor es de Ni-Resist. Si la denominación no tiene la letra “ N “ el

impulsor es de plástico.

Por ejemplo, una A1200 es una bomba con impulsores de Rayton (plástico)

donde su mejor eficiencia se encuentra a los 1200 BPD. La AN1200 es

identicamente igual en perfomance, pero el impulsor es de Ni-Resist

(metal). El difusor es de Ni-Resist en ambas bombas. EL Ni-Resist es una

aleación de Niquel,Cobre,Cromo y Silicio;resistente a la corrosión similar a

un SS 302/304

Nomenclatura

Esta denominación es válida para las bombas series A, D, G, S, H y J Series.

Las bombas M520, M675, N1050, N1500 y P2000 son todas de Ni-Resist .

Adicionalmente estas bombas no están denominadas en "BPD“, sino que lo están en "GPM" (galones por minuto).

Por ejemplo, en una M675 su punto de mejor eficiencia está a los 675 GPM (60 Hz).

Nomenclatura

La razón de esta nomenclatura (GPM) es que éste tipo de bombas son utilizadas en producción de agua para recuperación secundaria o en producción de agua industrial, donde prefieren trabajar en GPM a BPD.

Nomenclatura

Una bomba siempre está definida por un número de parte base, de acuerdo a su configuración y el agregado de letras en el número de parte, definirá específicamente cada tipo de bomba.

Nomenclatura

Las configuraciones pueden ser:

UT = Upper TandemCT = Center TandemLT = Lower TandemFL = Tipo FlotanteBFL = Tipo flotante inferior C = Tipo compresionCR = Tipo compresion ring

No confundir el significado de CT con el tipo de compresión".

Nomenclatura

Documents

Ab Bes Training Module b Bombas