Uso de variador de frecuencia y sensor en BES

VARIADOR DE FRECUENCIA Y SENSOR DE FONDO
EN BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE.
Cesar Tonelli (Pan American Energy)
Heber Muñoz (Pan American Energy)
Marcelo Bruni (Pan American Energy)
Ricardo Teves (GE Oil & Gas)
Jornadas de Producción y Recuperación Secundaria – EOR
23 y 24 de Agosto 2012
Comodoro Rivadavia, Chubut
CONTENIDOS
 Variador de Frecuencia.
Funcionalidad
Tencnología utilizada
 Sensor de Fondo.
Funcionalidad
Tecnología utilizada
 Variador de Frecuencia con Sensor de Fondo
 Ejemplos de Aplicación en CD.
Variador de Frecuencia
Aplicación y Funcionalidad

Arranque y parada suave del equipo BES.

Incrementos del fluido producido.

Ajusta la altura de elevación.

Trabaja en distintos modos de operación

Función de arranques severos.

Opera en altas frecuencias.
Variador de Frecuencia
Aplicación y Funcionalidad (cont)

Monitorea y ajusta parámetros a distancia

Opera a bajas frecuencias

Varia automáticamente las protecciones con la frecuencia.

Mejora el FP del conjunto

Rampa de arranque según la necesidad

Optimiza el consumo de energía.
Variador de Frecuencia
Tecnología utilizada
En la mayoría de los pozos operados con VSD en Cerro Dragón,
se utiliza el modelo Vector VII, con controlador tecnología VSG
en gabinete NEMA3R.
Posee un sistema de comunicaciones integrado compatible con
lenguaje Modbus del yacimiento, con salida en puerto RS-232
RS-485. Puerto ethernet.
Sistema de back spin incorporado
Seccionadora de corte visible en gabinete de conexiones
Protección térmica segura
Refrigeración por circuito cerrado.
Tablero auxiliar para servicios.
Puerto USB
Variador de Frecuencia
Tecnología utilizada
Panel de operador - NEMA4
Pantalla de 6” visible hasta con luz solar directa.
Full Color – Display Gráfico Estándar.
Reloj de Tiempo Real.
Monitorea y muestra datos de Pozo y Variador.
Parámetros en Unidades de Ingeniería.
Contraseña de seguridad.
En unidades con controlador Apollo, se tiene la opción
de graficar el punto de operación de la bomba y
cálculo de caudal instantaneo.
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n12
ju
ab
r
fe
b
Variadores de Frecuencia
Parque actual
CANTIDAD DE VSD INSTALADOS
PAE CD
250
240
0,4
220
200
175
Prom/año
Total VSD Inst.
184
VSD / BES
0,33
143
121
100
0
0,4
198
0,3
150
0,3
99
0,2
0,2
50
0,1
0,1
0,0
-0
8
<= 45 HZ
45 <>=49 HZ
9
@ 50 HZ
-1
0
51 <>=55 HZ
> 55 HZ
-1
2
25
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2 20
3
23
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11
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2 17
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14
16
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92
94
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78
50
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53
53
53
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48
133
125
57
53
53
56
52
57
122
120
113
108
102
102
94
88
86
79
87
83
98
100
95
98
104
98
95
94
91
87
79
77
88
79
75
78
65
56
55
49
43
42
43
48
52
57
60
56
56
55
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48
49
49
59
57
51
71
74
64
68
69
69
70
76
72
72
74
69
66
67
67
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43
40
39
43
43
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54
52
49
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55
59
54
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200
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en
Cantidad de VSD
Variadores de Frecuencia
Frecuencia de operación
Distribucion de Frecuencias CD
250
50
Variadores de Frecuencia
Movimiento Interno
MOVIMIENTOS DE VSD - PAE CD
AÑO 2009-2012
30
25
20
15
10
5
Instalado Nuevo
Movimiento desde otro pozo
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Sensor de Fondo
Aplicaciones y Funcionalidad
A través del registro de los parámetros permite:
 Mejorar la certidumbre sobre el estado de explotación del pozo y su potencial
 Detectar con anticipación problemas operativos del equipo
 Adquirir información que contribuya a reducir la frecuencia de intervenciones y fallas
 Actuar preventivamente en la detección de pozos con fluido de tendencia incrustante
 Facilita el ajuste del punto operativo de la bomba
 Mejorar la toma de decisiones, ante variaciones en el reservorio
Sensor de Fondo
Tecnología utilizada
 El sensor utilizado permite monitorear 3 variables: Presión de succión, Temperatura de
Motor y Temperatura de Pozo. Las variables usadas son las mínimas requeridas para
realizar un sensor económicamente viable.
 Existe la posibilidad de un sensor con otras variables como opción, se agregan presión de
descarga, fuga de corriente de aislación y Caudal instantáneo cuando se usa Variador
Vector 7 con controlador Apollo.
Sensor de Fondo
Tecnología utilizada
Tecnología de Defensa y Aero-espacio
Circuitos integrado que cuestan 500% mas que la tecnología Militar y 1000% mas que la
industrial o comercial.
Opera a 200°C (392°F) permanentemente y hasta 300°C (572°F) por 1 año.
Desarrollo 100% Argentino y exclusivo para PAE.
Sensor de Fondo
Temperaturas de Trabajo
Sensor de Fondo
Parque actual / Datos
Parque de Sensores
Vida Promedio
43 Días
7
6
18
293 Días
Instalados en Servicio
Instalados con Falla Sensor
Instalados con Sistema a Tierra
Instalados en Servicio
Profundidad promedio Sensores en servicio, 2.186 metros.
Profundidad promedio Sensores sin transmitir, 2.288 metros.
Instalados sin Transmitir
Sensor de Fondo
Fallas / Acciones
Fallas Detectadas
 Puesta a tierra en algún componente del
equipo BES (motor, Cable o empaque
cabeza colgadora).
 Rotura prematura de 6 sensores
actualmente instalados, con placas
fabricadas donde no se respetó procesos
de manufactura especificados.
Acciones tomadas
 En instalaciones con Sensor de Fondo se
está priorizando la utilización de motores
nuevos o con muy pocos días de uso,
este mismo criterio se utiliza para el cable
de potencia.
 Actualmente se está trabajando con un
nuevo proveedor local de Argentina.
El proveedor está trabajando en el desarrollo de un Sensor inmune a Puesta a Tierra
Variador de Frecuencia trabajando con Sensor de Fondo
Aplicaciones y Funcionalidad
 El sensor registra P° y T°. Estos son transmitidos desde el fondo del pozo hacia la
superficie hacia el variador de frecuencia, que se encuentra comunicado con el
sistema Scada, donde se puede visualizar y graficar esta información y todos los
parámetros eléctricos del equipo.
 Los equipos configurados en modo Presión, permiten modular la frecuencia en forma
automática para asegurar una presión de fluencia dinámica y lograr mantener el
equipo en las condiciones de producción determinadas.
 En forma remota se puede cambiar los distintos modos de operación y ajustar
parámetros y los set points de trabajo (Presión de fondo, Frecuencia de trabajo, etc.)
Ejemplos de Aplicación CD
Cambio de modo frecuencia
a modo presión
Inicialmente se operó en modo frecuencia hasta determinar su presión mínima de trabajo.
Posteriormente en modo presión, garantizando su continuidad operativa.
Ejemplos de Aplicación CD
Cambios de seteo en la
máxima frecuencia
Se observa la variación de la frecuencia máxima de seteo, debido a la buena respuesta del reservorio, y
potencia disponible también (BES operando siempre en modo control de presión).
Ejemplos de Aplicación CD
Paro de la Bomba
Electro Sumergible
BES operando en modo control de presión, y luego de un paro, varía la frecuencia dentro de los límites
determinados hasta estabilizarse en función del valor de presión establecido.
Pres. Succión (PSI)
Temp. Fondo (°C)
Frecuencia (Hz)
04/05/2014
03/05/2014
02/05/2014
01/05/2014
30/04/2014
29/04/2014
28/04/2014
27/04/2014
26/04/2014
25/04/2014
04/05/2012
03/05/2012
02/05/2012
01/05/2012
30/04/2012
29/04/2012
28/04/2012
27/04/2012
26/04/2012
25/04/2012
24/04/2012
23/04/2012
22/04/2012
21/04/2012
20/04/2012
19/04/2012
18/04/2012
18/04/2012
17/04/2012
16/04/2012
15/04/2012
14/04/2012
13/04/2012
12/04/2012
11/04/2012
10/04/2012
09/04/2012
08/04/2012
07/04/2012
06/04/2012
05/04/2012
04/04/2012
60
450
58
400
56
350
54
300
52
250
50
200
48
150
Frecuencia
estabilizada
0
450
55
380
53
310
51
Tendencia en la
frecuencia
49
170
47
100
45
Fecha
Lineal (Frecuencia (Hz))
Frecuencia Op. (Hz)
500
Frecuencia Op. (Hz)
PCDxp-1039
Temp. Fondo (°C)
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23/04/2014
22/04/2014
21/04/2014
20/04/2014
19/04/2014
18/04/2014
17/04/2014
16/04/2014
16/04/2014
15/04/2014
Pres. Succión (PSI)
14/04/2014
13/04/2014
12/04/2014
11/04/2014
10/04/2014
09/04/2014
08/04/2014
07/04/2014
06/04/2014
05/04/2014
240
03/04/2012
50
04/04/2014
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30/03/2012
100
03/04/2014
02/04/2014
01/04/2014
31/03/2014
30/03/2014
PCD-1039, en
cambio, el VSD va
modificando la
frecuencia para
mantener la presión
de sumergencia.
Pres. Succión (PSI) y Tem. Fondo (°C)
PR-1024, es un caso
típico de pozo
estabilizado.
Se mantienen la
frecuencia de trabajo
y la presión de
sumergencia.
Pres. Succión (PSI) y Tem. Fondo (°C)
Ejemplos de Aplicación CD
PR-1024I
46
44
42
40
Fecha
Frecuencia (Hz)
660
590
59
520
57
Ejemplos de Aplicación CD
PCD-869
250
1200
1000
200
Comienza influencia del
inyector
800
150
600
100
400
50
200
0
06/06/2011
Hz
26/07/2011
14/09/2011
Temp 2(°C)
03/11/2011
23/12/2011
Bruta (m3/día)
11/02/2012
01/04/2012
21/05/2012
Presión de fondo (psi)
10/07/2012
0
29/08/2012
Sumerg (psi) Sonolog
Se repara pozo inyector en PCD-804, aumentando caudal de inyección.
Se observa en el sensor BES el aumento en la presión de fondo. Luego se aumentó la frecuencia, en
consecuencia caudal, y se reestablecen el valor de sumergencia.
Ejemplos de Aplicación CD
PCD-1004
180
1500
150
1300
120
1100
90
900
60
700
30
0
500
06/06/2011
Hz
26/07/2011
14/09/2011
Temp 2(°C)
03/11/2011
23/12/2011
Bruta (m3/día)
11/02/2012
01/04/2012
21/05/2012
Presión de fondo (psi)
10/07/2012
29/08/2012
Sumerg (psi) Sonolog
Se colocó BM, PCP y por último BES con sensor de fondo.
La idea era producir el pozo con alta sumergencia hasta depletar el gas, para evitar el bloqueo de la bomba.