Mejora de Eficiencia Energética en BES

Mariano Ballarini (Pan American Energy)

Marcelo Bruni (Pan American Energy)

Ricardo Teves (GE Oil & Gas)

Eficiencia Energética en BES

INTRODUCCIÓN

Emplazamiento Geográfico

• Pozos Productores: 3048

• Pozos Inyectores: 584

• Prod Neta: 14.6 Mm3pd

• Inyección Agua: 165 Mm3pd

• Proyectos WF : 64

• Prod Gas: 8 MMm3pd

• Prod Bruta: 180 Mm3pd

INTRODUCCIÓN

Información Producción

DISTRIBUCIÓN DE SISTEMAS

ARTIFICIALES

EVOLUCIÓN DEL PARQUE BES EN CERRO DRAGÓN

E ÍNDICE DE FALLAS 132

133

134

139

141

151

153

163

166

174

182

186

190

200

210

220

227

229

239

249

254

261

273

280

285

294

307

313

321

329

333

341

352

361

364

374

381

387

398

404

409

419

425

437

445

450

453

456

461

465

464

475

481

491

505

513

525

529

533

542

544

542

551

565

578

586

593

597

600

598

602

611

620

623

618

618

625

627

629

633

639

640

642

634

636

631

635

643

641

645

647

655

654

657

657

658

653

654

656

661

661

662

663

668

673

685

691

699

702

705

701

707

713

715

720

717

721

729

736

737

739

741

744

752

752

751

763

767

776

777

785

790

797

800

803

808

815

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

dic

-0

2

feb-03

ab

r-0

3

jun-03

ag

o-03

oct-

03

dic

-0

3

feb-04

ab

r-0

4

jun-04

ag

o-04

oct-

04

dic

-0

4

feb-05

ab

r-0

5

jun-05

ag

o-05

oct-

05

dic

-0

5

feb-06

ab

r-0

6

jun-06

ag

o-06

oct-

06

dic

-0

6

feb-07

ab

r-0

7

jun-07

ag

o-07

oct-

07

dic

-0

7

feb-08

ab

r-0

8

jun-08

ag

o-08

oct-

08

dic

-0

8

feb-09

ab

r-0

9

jun-09

ag

o-09

oct-

09

dic

-0

9

feb-10

ab

r-1

0

jun-10

ag

o-10

oct-

10

dic

-1

0

feb-11

ab

r-1

1

jun-11

ag

o-11

oct-

11

dic

-1

1

feb-12

ab

r-1

2

jun-12

ag

o-12

oct-

12

dic

-1

2

feb-13

ab

r-1

3

jun-13

ag

o-13

oct-

13

dic

-1

3

feb-14

ab

r-1

4

IND

ICE

D

E IN

TE

RV

EN

CIO

N /

PO

ZO

/ A

ÑO

CA

NT

IDA

D D

E P

OZ

OS

ESTADISTICA DE PULLING POR FALLA 2002 - 2014

Eficiencia Energética en BES Comparación con otros sistemas

Artificial Lift Method Rod Lift PCP Gas Lift ESP

Maximum Operating Depth, TVD (ft/m) 16,000 4,878

12,000 3,658

18,000 4,572

15,000 4,572

Maximum Operating Volume (BFPD) 6,000 4,500 50,000 60,000

Maximum Operating Temperature (oF/oC) 550o

288o 250o

121o 450o

232o 400o

204o

Corrosion Handling Good to Excellent Fair Good to Excellent Good to Excellent

Gas Handling Fair to Good Good Excellent Fair to Good

Solids Handling Fair to Good Excellent Good Fair to Good

Fluid Gravity (oAPI) >8o <40o >15o >8o

Servicing Workover or Pulling Rig Wireline or Workover

Rig Workover or

Pulling Rig

Prime Mover Gas or Electric Gas or Electric Compressor Electric Motor

Offshore Application Limited Limited Excellent Excellent

System Efficiency 45% to 60% 50% to 75% 10% to 30% 35% to 60%

Potencia

Eléctrica

Perd. Boca pozo

Perd. tubings

Perd. bomba

Perd. sello

Perd. cable

Perd. motor

Potencia

Hidráulica

Scatter Plot

Eficiencia del Sistema%

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Scatter Plot

Eficiencia del Sistema%

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Eficiencia Global

636 Pozos analizados (80% del parque de BES)

Pérdidas de Energía por Componentes

35%

29%

18%

16%

1% 1% 0%

Potencia Hidráulica

Bombas

Motor

Cable

Sello

Presión en Boca de Pozo

Fricción

Pérdidas de Energía en BES %

Potencia Hidráulica 35

Bombas 29

Motor 18

Cable 16

Sello 0,4

Presión en Boca de Pozo 1,3

Fricción 0,3

Total 100

Scatter Plot

% Pérdida en el sistema por Presión en boca

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

2

4

6

8

10

Pérdidas en Boca de Pozo

Pérdidas en Bombas

Scatter Plot

%Pérdida en el sistema por ineficiencia en Bba

0 10 20 30 40 50

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

Eficiencias Teóricas en Bombas

TD1750

Scatter Plot (3)

Q Bruto

50 100 150 200 250 300 350 400

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

Eficiencias Reales en Bombas

Crecimiento de BES por Rango de Caudales

0

50

100

150

200

250

300

ener

o

Feb

rero

Mar

zo

Ab

ril

May

o

Jun

io

Julio

Ago

sto

Sep

tiem

bre

Oct

ub

re

No

viem

bre

Dic

iem

bre

en

ero

Feb

rero

Mar

zo

Ab

ril

May

o

Jun

io

Julio

Ago

sto

Sep

tiem

bre

Oct

ub

re

No

viem

bre

Dic

iem

bre

ener

o

Feb

rero

Mar

zo

Ab

ril2012

2013

2014

Mayor a 250 m3/d Entre 50-100 m3/d Entre 100-150 m3/d Entre 150-250 m3/d

Eficiencias Teóricas en Bombas

Pérdida en Bombas

Scatter Plot (3)

Q Bruto

125 130 135 140 145 150 155

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7TD-1000

1000 BPD Mixed Flow Stage

Product Type

Applications

Abrasives

Corrosion

Scale

Nedox Type 1 Coating ♦♦ ♦♦ ♦

Nedox Type 2 Coating ♦♦ ♦ ♦♦

CDP Surface

Treatment ♦♦ ♦♦

DURAD Surface

Treatment ♦♦ ♦

FPS Spray Coat ♦ ♦♦

Designation Description (versus non treated stage]

No diamond No improvement or impact

♦ Light improvement

♦♦ Considerable improvement

• 1000 BPD Mixed Flow

Stage

• BEP Targets at 60 Hz

• BPD: 1100

• Ft/Stage: ≥ 27

• Efficiency: 64%

1000 BPD Mixed Flow Stage

1000 BPD Mixed Flow Stage

TC Bearing

Eficiencias en Motor

Scatter Plot

%Pérdida en el sistema por ineficiencia en motor

10 15 20 25 30

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

Eficiencias en Motor

Pérdidas en Cable

Scatter Plot

Pérdida en el sistema por cable%

10 15 20 25 30

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pérdidas en Cable

Cambio en bobinado de motor

HP voltaje amp 19 368 37 21 417 37 30 589 37 36 711 37

HP voltaje amp 19 463 30 21 525 30 30 741 30 36 896 30

HP voltaje amp 19 272 51 21 308 51 30 435 51 36 525 51

Ejemplo 1

568 PSI

Reubicar un VSD

Ejemplo 1

Ejemplo 1

A 2300m de profundidad las bombas TD-1250 y TD-1750 necesitarían 4 motores TR3.

Ejemplo 2

Pérdidas de Energía por Componentes

35%

29%

18%

16%

1% 1% 0%

42%

25%

22%

8% 1% 2% 0%

Potencia Hidráulica

Bombas

Motor

Cable

Sello

Presión en Boca de Pozo

Fricción

Actual Futuro

Recomendaciones y Conclusiones

• Las pérdidas en bombas para caudales 130- 155m3/d serán minimizadas con la incorporación de bombas TD-1000.

• Existen oportunidades de mejora en pozos con producciones menores a 100m3/d. Nuevas bombas de flujo mixto estarán disponibles en esos caudales, que mejorarán la eficiencia.

• La máxima eficiencia energética a profundidad promedio de 2200m se logra con bomba TD-1750 y motor TR4 (48%).

• La máxima eficiencia energética a profundidad promedio de 2200 m con motor TR3 y bomba TD-1750 es de 45%.

• El principal cuello de botella sigue siendo la bomba centrífuga.

• Las pérdidas en el cable son considerables y puede minimizarse usando motores de menor corriente.

• La tensión de trabajo de los equipos deberá ser la que asegure el mínimo amperaje y la máxima eficiencia en motores.

• El uso de Variadores de Frecuencia también contribuye a mejorar la eficiencia del sistema.

Recomendaciones y Conclusiones