Bomba sumergible
Una bomba sumergible (o bomba eléctrica sumergible (ESP)) es un dispositivo que tiene un motor herméticamente sellado acoplado al cuerpo de la bomba. Todo el conjunto está sumergido en el fluido a bombear. La principal ventaja de este tipo de bomba es que evita la cavitación de la bomba, un problema asociado con una gran diferencia de elevación entre la bomba y la superficie del fluido. Las bombas sumergibles empujan el fluido hacia la superficie, en lugar de las bombas de chorro, que crean un vacío y dependen de la presión atmosférica. Los sumergibles usan fluido presurizado desde la superficie para impulsar un motor hidráulico en el fondo del pozo, en lugar de un motor eléctrico, y se usan en aplicaciones de petróleo pesado con agua calentada como fluido motriz.
Historia
En. 1928 El ingeniero e inventor del sistema de suministro de petróleo armenio Armais Arutunoff instaló con éxito la primera bomba sumergible de petróleo en un campo petrolífero. En 1929, Pleuger Pumps (hoy Pleuger Industries) desarrolló el diseño de la bomba de turbina sumergible, precursora de la bomba sumergible multietapa moderna.
Principio de funcionamiento
Las bombas sumergibles eléctricas son bombas centrífugas multietapa que funcionan en posición vertical. Los líquidos, acelerados por el impulsor, pierden su energía cinética en el difusor, donde tiene lugar una conversión de energía cinética en energía de presión. Este es el principal mecanismo operativo de las bombas de flujo radial y mixto. En el HSP, el motor es un motor hidráulico en lugar de un motor eléctrico, y puede ser de ciclo cerrado (manteniendo el fluido de potencia separado del fluido producido) o de ciclo abierto (mezclando el fluido de potencia con el fluido producido en el fondo del pozo, con separación superficial)..
El eje de la bomba está conectado al separador de gas o al protector mediante un acoplamiento mecánico en la parte inferior de la bomba. Fluidos ingresan a la bomba a través de una pantalla de entrada y son levantados por las etapas de la bomba. Otras partes incluyen los cojinetes radiales (cojinetes) distribuidos a lo largo del eje, que brindan soporte radial al eje de la bomba. Un cojinete de empuje opcional absorbe parte de las fuerzas axiales que surgen en la bomba, pero la mayoría de esas fuerzas son absorbidas por el cojinete de empuje del protector.
También existen bombas sumergibles tipo tornillo, hay un tornillo de acero que se utiliza como elemento de trabajo en ellas. El tornillo permite que la bomba funcione en agua con un alto contenido de arena y otras impurezas mecánicas.
Aplicaciones
Las bombas sumergibles se encuentran en muchas aplicaciones. Las bombas de una sola etapa se utilizan para drenaje, bombeo de aguas residuales, bombeo industrial general y bombeo de lodos. También son populares entre los filtros de estanque. Las bombas sumergibles de etapas múltiples generalmente se bajan por un pozo y se usan generalmente para extracción de agua residencial, comercial, municipal e industrial, pozos de agua y pozos de petróleo.
Otros usos para las bombas sumergibles incluyen plantas de tratamiento de aguas residuales, manejo de agua de mar, extinción de incendios (ya que es un cable retardante de llama), perforación de pozos de agua y pozos profundos, plataformas de perforación en alta mar, levantamientos artificiales, drenaje de minas y sistemas de riego.
Las bombas en ubicaciones eléctricas peligrosas que se usan para líquidos combustibles o para agua que puede estar contaminada con líquidos combustibles deben diseñarse para que no enciendan el líquido o los vapores.
Uso en pozos de petróleo
Las bombas sumergibles se utilizan en la producción de petróleo para proporcionar una forma relativamente eficiente de "elevación artificial", capaz de operar en una amplia gama de caudales y profundidades. Al disminuir la presión en el fondo del pozo (al disminuir la presión de flujo del fondo del pozo o al aumentar la extracción), se puede producir una cantidad significativamente mayor de petróleo del pozo en comparación con la producción natural. Las bombas suelen ser eléctricas, denominadas bombas eléctricas sumergibles (ESP) o, si son hidráulicas, denominadas bombas hidráulicas sumergibles (HSP).
Los sistemas ESP consisten en componentes de superficie (alojados en las instalaciones de producción, por ejemplo, una plataforma petrolera) y componentes subterráneos (que se encuentran en el pozo). Los componentes de superficie incluyen el controlador del motor (a menudo un controlador de velocidad variable), los cables de superficie y los transformadores. Los componentes del subsuelo se despliegan uniéndolos al extremo del fondo del pozo de una sarta de tubería, mientras están en la superficie, y luego se bajan al interior del pozo junto con la tubería.
Una fuente de corriente alterna de alto voltaje (3 a 5 kV) en la superficie impulsa el motor subterráneo. Hasta hace poco, la instalación de los PES había sido costosa debido al requisito de un cable eléctrico que se extendía desde la fuente hasta el motor. Este cable tenía que enrollarse alrededor de un tubo articulado y conectarse en cada unión. Los nuevos umbilicales de tubería flexible permiten que tanto la tubería como el cable eléctrico se desplieguen con una sola unidad de tubería flexible convencional. También se pueden incluir cables para sensores y datos de control.
Los componentes del subsuelo generalmente incluyen una parte de la bomba y una parte del motor, con el motor en el fondo del pozo desde la bomba. El motor hace girar un eje que, a su vez, hace girar los impulsores de la bomba para elevar el fluido a través de la tubería de producción hasta la superficie. Estos componentes deben funcionar de manera confiable a altas temperaturas de hasta 300 °F (149 °C) y altas presiones de hasta 5000 psi (34 MPa), desde pozos profundos de hasta 12 000 pies (3,7 km) de profundidad con altos requisitos de energía de hasta 1000 caballos de fuerza (750 kW). La bomba en sí es una unidad de etapas múltiples, con el número de etapas determinado por los requisitos operativos. Cada etapa incluye un impulsor y un difusor. Cada impulsor está acoplado al eje giratorio y acelera el fluido desde cerca del eje radialmente hacia afuera. Luego, el fluido ingresa a un difusor no giratorio, que no está acoplado al eje y contiene paletas que dirigen el fluido hacia el eje. Las bombas vienen en diámetros de 90 mm (3,5 pulgadas) a 254 mm (10 pulgadas) y varían entre 1 metro (3 pies) y 8,7 metros (29 pies) de longitud. El motor utilizado para accionar la bomba suele ser un motor de inducción de jaula de ardilla trifásico, con una potencia nominal nominal en el rango de 7,5 kW a 560 kW (a 60 Hz).
Los conjuntos ESP también pueden incluir: sellos acoplados al eje entre el motor y la bomba; pantallas para rechazar arena; y separadores de fluidos en la entrada de la bomba que separan gas, aceite y agua. Los ESP tienen eficiencias dramáticamente más bajas con fracciones significativas de gas, superiores a aproximadamente el 10% del volumen en la entrada de la bomba, por lo que puede ser importante separar el gas del aceite antes de la bomba. Algunos PES incluyen un separador de agua/petróleo que permite reinyectar el agua en el fondo del pozo. Dado que algunos pozos producen hasta un 90 % de agua y la elevación de fluidos es un costo significativo, reinyectar agua antes de elevarla a la superficie puede reducir el consumo de energía y mejorar la economía. alta velocidad de rotación de hasta 4000 rpm (67 Hz) y espacios reducidos, no son muy tolerantes con los sólidos, como la arena.
Hay al menos 15 marcas de PES para yacimientos petrolíferos que se utilizan en todo el mundo.
Cable bomba sumergible (SPC)
Los cables de bombas sumergibles son conductores eléctricos diseñados para usarse en suelo húmedo o bajo el agua, con tipos especializados para las condiciones ambientales de las bombas.
Un cable de bomba sumergible es un producto especializado que se utiliza para una bomba sumergible en un pozo profundo o en condiciones adversas similares. El cable necesario para este tipo de aplicación debe ser duradero y confiable, ya que la ubicación y el entorno de instalación pueden ser extremadamente restrictivos y hostiles. Como tal, el cable de la bomba sumergible se puede usar tanto en agua dulce como salada. También es adecuado para enterramiento directo y dentro de vaciados de pozos. El área de instalación de un cable de bomba sumergible es físicamente restrictiva. Los fabricantes de cables deben tener en cuenta estos factores para lograr el mayor grado posible de confiabilidad.
El tamaño y la forma del cable de la bomba sumergible pueden variar según el uso y la preferencia y el instrumento de bombeo del instalador. Los cables de bomba se fabrican en tipos de conductores simples y múltiples y pueden tener una sección transversal plana o redonda; algunos tipos incluyen cables de control y conductores de alimentación para el motor de la bomba. Los conductores suelen estar codificados por colores para su identificación y la cubierta general del cable también puede estar codificada por colores.
En cable de 3 y 4 núcleos según se muestra en la imagen de tipos SPC del lado derecho, se usa cobre simple/cobre estañado como conductor.
- Cable de PVC 3 núcleo
- Cable plano
- Cable redondo
- Caucho 3 Cable básico
- Cable plano
- Cable redondo
- Drincable plano
- Cable HO7RN-F
Diferentes tipos de SPC
Seccionamiento transversal Drincable
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