Reducción del 60% en tiempos de armado equipos BES con Sistema Viga BES

Por Andrés Essayag, (YPF) Fernando Fernández (YPF), Alejandro Frávega (Baker Hughes), Constantino Bitopoulos (YPF), Hugo Ambram (YPF), Eduardo Marquez (BH), Adrián Aguirre (BH), Pablo Coria (BH) y Víctor Devincenti  (BH).

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El artículo explica en detalle cómo la incorporación de tecnología permite hacer una operación más

segura y eficiente.

 

Este trabajo fue seleccionado en el 1º lugar como el Mejor Trabajo Técnico – Premio “Lic. Eduardo Barreiro” del 8° Congreso De Producción y Desarrollo De Reservas del IAPG, realizado en Noviembre 2023 en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires.

 

 

Introducción

 

La propuesta consiste en buscar una alternativa más Segura y Eficiente para la instalación de una ESP.

 

Para esto el proyecto se sostiene en cuatro pilares que le dan sustento, el más importante: “Seguridad al Personal Field Service”, con esta tecnología minimizamos la interacción del personal de campo con el equipamiento logrando una reducción en los indicadores de incidentes. De forma paralela, mejoramos la “confiabilidad en el armado de equipo BES” que se ve mejorada porque estos son ensamblados en ambientes controlados evitando situaciones que pueden disminuir su vida útil. Finalmente, mejoramos la “eficiencia en el uso de equipos de torre” que también se ve impactada, los tiempos de ahorro por intervención logran una reducción de las “pérdidas de OIL”. En resumen, podemos describir el trabajo como una “Incorporación de Tecnología que hace una Operación más Segura y Eficiente”

 

 

Línea del Tiempo

 

Para mostrar cómo se fueron dando los diferentes hitos en el transcurso de estos 3 años y un poco más, podemos decir que hasta el 2020 las operaciones con ESP demandaban tiempos de armado entre 6hs y 12hs, por este motivo comenzamos a analizar la conveniencia de realizar las operaciones ESP con Vigas. Durante enero y parte de febrero del 2021 mantuvimos una serie de reuniones para determinar recursos, alcances, características de los rigs, etc., luego surgieron consideraciones de seguridad que teníamos que respetar y que serán mencionadas más adelante. En el primer trimestre del 2021 se realizaron los protocolos de ensayo en los Negocios Norte y Sur con resultados más que alentadores. Mientras las operaciones continuaban realizándose con esta tecnología se realizaron negociaciones comerciales con el afán de masificar su uso, algo que el Negocio Norte pudo realizarlo en los primeros meses del 2022 y ya en el 2023, el Negocio Sur hizo lo suyo. Actualmente se han instalado 182 equipos con viga.

 

 

Consideraciones Operativas y de Seguridad

 

Previo a cualquier intervención teníamos que determinar si la operación era segura, por ello recurrimos al soporte de personal de seguridad y surgieron las siguientes consideraciones básicas de seguridad:

 

  • Confección de instructivo de campo. Se define el paso a paso del proceso y se elabora un documento que permite al operador poder instalar equipos ESP con vigas.
  • IPCR. Este requerimiento es propio de los estándares de YPF y como la sigla lo menciona, el documento sirve para la Identificación de Peligros y Control de Riesgos.
  • Cálculo de esfuerzos en cable de malacate de equipo (guinche). Se realizo un cálculo para determinar si el peso (peor condición) de la viga será soportada por la capacidad de elevación del malacate del equipo.
  • Validación Analítica. Se determina la capacidad de sujeción del perno que soporta todo el peso del equipo (esfuerzos de corte/flexión) y se adicionan cálculos de la viga (tensión admisible, deformaciones, flexión oblicua y pandeo lateral).
  • Inspecciones No Destructivas. Se inspeccionaron todos los elementos que forman la viga con el afán de verificar homogeneidad y continuidad del material analizado:
    • Inspección visual (VT). _Líquidos Penetrantes (PT).
    • Partículas Magnéticas (MT).
    • Electromagnetismo (ET).
  • Izaje y Eslinga de Seguridad. Además de la grampa que vincula viga y ESP (con todos sus accesorios), se agregó una eslinga de seguridad como barrera extra ante imprevistos.

 

 

  • Retenida con malacate. Las imágenes muestran cómo se retiene la viga a través del guinche instalado en el camión spooler y la estructura de la viga para poder vincular el cable de acero. El objetivo de este accionar es evitar la exposición del operador a esfuerzo bruscos como podría ocurrir con el método de instalación convencional.

 

  • Modificación de Ruedas. Se observa un rediseño de las ruedas para lograr un mejor desplazamiento de las vigas en terrenos irregulares. Inicialmente usábamos ruedas macizas metálicas, hoy estamos migrando a ruedas de goma todoterreno.

  • Layout de equipos en locación. La siguiente imagen muestra el área recomendaba para situar las Vigas en la locación respecto a la ubicación del Equipo de Torre, con dicha ubicación se evita cualquier riesgo de interferencia con la Torre y siempre se mantiene la visibilidad del maquinista.

  • Coordinación y posición de las personas. El operador ESP es quien coordina con el maquinista y operador de malacate, por ello tiene que estar ubicado de tal forma que tenga visión directa de toda la maniobra y nunca debajo de la carga suspendida. Durante la maniobra de izaje de la Viga ninguna persona debe estar en el piso de trabajo del Equipo de Torre.

Consideramos que los lectores están al tanto del funcionamiento de los sistemas ESP, de todas formas, para no generar dudas a continuación realizamos una breve introducción del sistema.

 

El bombeo ESP consta de secciones de bombas centrífugas multietapas que pueden ser configuradas específicamente para adecuarse a las características de producción y de pozo de una aplicación dada. Debajo se puede observar la etapa característica de una Bomba Centrifuga, la cual es constituida por el conjunto Impulsor/Difusor.

 

 

También podemos observar un cuerpo de Bomba con todo sus componentes y tren de etapas.

 

A la derecha podemos observar la curva tornado-característica de este tipo de Bombas, donde se representa la altura de elevación en función del caudal para las diferentes frecuencias de operación.

 

 

Por último, en la imagen derecha podemos observar el conjunto completo de una Bomba Electrosumergible con todos sus componentes.

 

  • Sensor de fondo (cuya función es la de medir las variables de fondo como son temperatura, presión vibraciones),
  • Motor trifásico (cuya función es transformar la potencia eléctrica en mecánica para hacer girar la bomba)
  • Protector o Sello (principalmente compensa expansión/contracción del aceite por calentamiento/enfriamiento y es la protección del motor de los fluidos del pozo)
  • Intake/Admisión o Separador de Gas
  • Bomba Centrífuga, estas se presentan en cuerpos multietapas, su cantidad y modelo depende de la aplicación y/o diseño.
  • Cable de Potencia (transporta la energía eléctrica desde superficie para alimentar al motor en fondo)
  • Equipos de Superficie, (Transformadores, Tablero/Variador de Velocidad, Caja de Venteo, etc.)

 

 

Contexto ESP

 

A nivel mundial la distribución de ALS es como se muestra en la imagen de abajo donde la ESP ocupa el 2do lugar con el 31% después del Bombeo Mecánico con el 46%.

 

 

En el caso de Argentina la distribución de los ALS indica que las ESP mantienen el segundo lugar con 17% después del Bombeo Mecánico.

 

En YPF actualmente disponemos de 1598 pozos con ESP con más de 400 operaciones año.

 

 

 

Ciclo de Intervención ESP

 

 

Aquí se describe el ciclo de intervención de una ESP.

Inicia con el DTM del Rig. Luego la extracción de los Tubings + la ESP, enrollando cable, Luego el proceso de desarme de la ESP en boca de pozo, Luego el proceso de armado de la ESP, posterior la bajada de ESP + TBG + Cable, Y finalmente desmontaje del Rig

Nos vamos a enfocar en el proceso de armado de la ESP.

 

El método convencional consiste en:

 

  • Descarga desde un camión de los componentes de la ESP en locación
  • Chequeo de los componentes previo a la instalación
  • Etapa de izaje, acoplamiento mecánico y eléctrico, bridado de todos los componentes
  • Llenado con aceite sensor, motor y sello
  • Izaje y Acople de Intake/Separador de Gas
  • Izaje y Acople de Bombas
  • Enchufado del cable.

 

Se remarcan las etapas vulnerables a las condiciones climáticas adversas (lluvia, viento).

Este método requiere acoplar de 6 a 13 componentes con (6 a 12Hs de armado). Se remarca en que etapas del proceso, aplica la tecnología Viga BES.

 

Propuesta tecnología Viga BES:

 

Todo el proceso ahora se reduce/simplifica a las siguientes etapas:

 

  • Descargar de equipo
  • Izaje de la Viga Motriz
  • Izaje y Acople de la Viga Productora
  • Enchufe de cable

 

Con esta tecnología el proceso de instalación se reduce al izaje y acople de 2 o 3 Vigas.

 

Comparativa de Métodos

 

A continuación, haremos una comparación entre los 2 métodos de instalación de una ESP.

 

La imagen de la izquierda describe el Método convencional. Izajes + Verificaciones y Acoples Mecánicos y Eléctricos y Llenado con Aceite, componente a componente.

La imagen de la derecha describe el Método con Viga BES, básicamente consiste en una bandeja metálica de acero rígida, para contener el equipo ESP en su interior, de longitud 12mts a 15mts y con un tren rodante en su extremo trasero y una grampa articulada de izaje en su extremo delantero

 

 

En la siguiente imagen se muestra la disposición de los componentes de una ESP con el Método Convencional y como estos componentes son dispuestos en las Vigas, donde según la configuración de la aplicación puede ser que la ESP entre en una Viga única o que sea dispuesta en 2 Vigas, dando origen a lo que denominamos Viga Motriz (Sensor, Motor y Sellos) y Viga Productora (Intake/Separador de Gas y Bombas), en algunas aplicaciones se puede instalar un cuerpo de Bomba fuera de la Viga.

 

 

Sistema Viga BES

 

En la imagen siguiente se aprecia a la izquierda el esquema de Viga Motriz y Productora y a la derecha estas mismas Vigas, pero en una foto real dispuestas en una locación listas para ser instaladas. Se aprecian las 2 Vigas (Motriz y Productora), los Equipos ESP preensamblados en su interior y la grampa articulada. Dicha grampa es una modificación de la grampa tradicional para izaje de una ESP, con un perno que permite que la grampa además de su función de izaje del equipo ESP, haga la vinculación a la viga.

 

 

Pre-ensamblaje de Vigas en Planta

 

En las siguientes imágenes se puede apreciar el proceso de preensamble de los equipos ESP en las Vigas en la Planta.

 

Este pre-ensamblaje consiste en:

 

Izajes + Verificaciones y Acoples Mecánicos y Eléctricos y Llenado con Aceite de todos los componentes de la ESP y luego estos montados sobre las Vigas.

 

Es importante destacar que el preensamble en Planta se realiza en forma vertical tal cual se realiza en los pozos.

 

Al realizarse en planta, este es uno de los principales beneficios ya que todo este proceso se produce en un ambiente controlado, asegurando la calidad en origen.

 

 

Logística de Vigas

 

Aquí se representa la etapa de logística de las Vigas (Planta-Pozo), que es el traslado y descarga de las Vigas motrices y productoras desde planta a las locaciones de los pozos, quedando listas para ser instaladas

 

Operación con Vigas en Pozo

 

Por último, tenemos la etapa de instalación de las Vigas en pozo.

En la primera foto se aprecian las 2 vigas con equipos ESP preensamblados dispuesta en forma radial hacia la boca del pozo, listas para ser instaladas.

En las 2 fotos siguientes se aprecia el izaje de las Vigas como nuevo proceso de instalación.

 

 

Implementación y Resultados

 

El proceso se inició con un protocolo de prueba de la tecnología de 5 pozos en el Negocio Norte (Mendoza) y 5 pozos en el Negocio SUR (Chubut/Santa Cruz).

En esta instancia se verificaron ahorros de hasta el 60% sobre el tiempo de armado de la ESP, además se capturaron varios aprendizajes y puntos a pulir para una potencial masificación.

 

Luego se avanzó con el proceso de implementación masiva, comenzando por el Negocio MZA (Marzo22) y luego se acoplo el Negocio SUR (Chubut y Santa Cruz) a finales del 2022. Podemos decir que en el Negocio MZA la implementación este full y en el Negocio SUR aún está en proceso.

 

En el gráfico siguiente se puede visualizar la evolución de cantidad de instalaciones con Vigas y ahorro de tiempo.

 

Como resumen, podemos mencionar que a la fecha llevamos más de 182 instalaciones concretadas con Viga, capturando un ahorro acumulado de más de 771hs sobre el tiempo de instalación de la ESP, que representan un 60% del ahorro de tiempo.

 

 

Próximos Pasos

 

Los próximos pasos de este Proyecto son:

 

  • Cuenca cuyana, Negocio Norte, ya tiene implementación full.
  • Cuenca GSJ, Negocio Sur, está con implementación en progreso con expectativas de implementación full para finales del 2023.
  • Cuenca Neuquina, Negocio Oeste, aun en período de evaluación.

 

 

Conclusión

 

La imagen siguiente resume los principales Beneficios, Consideraciones y Conclusión sobre la aplicación de la Tecnología Viga BES.

 

Zona Apta para Viga

ESP ocupa 2do

lugar ranking ALS

 

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