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Complemento teórico

ESP . Diseño básico y selección
Introducción

A continuación se detallan los pasos básicos a seguir para calcular y analizar las variables de
diseño de una instalación de bombeo electrosumergible (ESP):
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Datos de producción de pozo e instalación actual
Caudal máximo de extracción(potencial de producción)
Carga dinámica total(TDH oTotal Dynamic Head)
Selección de bomba
Dimensiones de la bomba(cálculo de número de etapas)
Selección del motor(cálculo de potencia)
Determinación del cable de potencia
Cálculo de voltaje y potencia en superficie para seleccionar tablero y transformador

(*) Se tomará como ejemplo los datos de un pozo de la Cuenca del Golfo San jorge, Patagonia Argentina

1- Datos del pozo
a)
b)
c)
d)e)

Caudal bruto actual = 80 m3/d
% agua = 95
ρ fluido(agua) = 1.01 gr/cm3
Nivel dinámico = 700 mbbdp
Nivel estático = 440 mbbdp

f) Presión de boca de pozo = 10 kg/cm2
g) Punzado/s = 1750-1755 mbbdp
h) Ø casing = 5 ½ “ 15.5 #
i) Ø tubing = 27/8” 6.5 #
Mbbdp= metros bajo boca de pozo

2-Caudal máximo de extracción (Indice de productividad)
Se determinará el caudal máximo queextraeremos del pozo, considerando un nivel dinámico
por sobre el punzado de 200 m(*) aplicando el concepto del índice de productividad (IP)*
0
100
200
300
400
500

nivel[mbbdp]

600

Nivel dinámico @ 80 m3/d

700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400

ND= 1550m @ 340 m3/d

1500
1600
1700
1800
0

50

100

150

200

250

300

350

400

caudal[m3/d]

(*) seconsidera un fluido monofásico. Para mayor información recurrir al adjunto.
“ Indice de productividad”
El caudal teórico a extraer será: 340 m3/d @ ND= 1550 mbbdp
www.oilproduction.net by Marcelo Hirschfeldt

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3-Carga dinámica total(TDH o Total Dynamic Head)
El cálculo del TDH permitirá determinar el Nº de etapas requeridas en labomba. Este valor
representa la diferencia de presión a la que va a estar sometida la bomba expresado en
altura de columna de líquido.
El mismo está dado por los siguientes términos:
a) Pcf :
Pérdida de carga por fricción en los tubings
b) Pbdp : Presión de boca de pozo
c) P.Nivel: Presión debido a la columna de líquido a elevar
TDH= Pbdp + Pcf + Nd [m o ft]
a)- Pcf ( Pérdida de carga porfricción en los tubings)
Para calcular la pérdida de carga por fricción, debido al flujo por el interior de los tbgs se
puede usar la Ecuación de Hazen Williams, la cual es aplicable para agua a 20ºC.

100 
F = 2.083.
 C 


1.85

 Q 
.
 34.3 


1.85

.

1
ID 4.8655

[ d ] ≅ 2140bpd

Q = 340 m

F = pérdida de carga en ft/1000 ft
Q = caudal [bpd]
C =120

3Para un tubing Ø 27/8” de ID= 2.441 pulg la pérdida de carga es:

100 
F = 2,083.
120 


1.85

 2140 
.

 34,3 

1.85

.

1

= 40,5 ft
4.8655
 1000 ft 


2,441

Esto significa que la pérdida de carga por fricción en el interior de los tubings es igual a 40.5
ft(pies) de columna de líquido por cada 1000 ft de tubings(o 4.047 m/ 100 m de tbgs)..1700mtbg ≅ 70m
Pcf = 0,0404m
 mtbg 


b)- Pbdp (Presión de boca de pozo, en m de columna de líquido)

presión kg 2 
10.kg 2 
 cm 

 x10 =  cm  x10 = 100m


Pbdp[m] =
 gr

 gr

ρ
1
 cm 3 
 cm 3 




c)- P.Nivel ( Presión debido a la columna de líquido a elevar)
P.Nivel = 1550 m
TDH= 70 m + 100 m + 1550 m = 1720 m

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ESP . Diseño básico y selección

2 3/8" OD (1.995 I.D)

2 7/8" OD (2.441 I.D)

3 1/2" OD (2.992 I.D)

perdida por fricción[ft/1000 ft de tbg]

1000

100

10
1000

10000

caudal [bpd]
Representación gráfica de la ecuación de Hazen Williams para distintos diámetros de tubings

4- Selección de bomba
La selección de la bomba...