VFD UNICO Para PJ Bombeo Mecanico

8/3/2019 VFD UNICO Para PJ Bombeo Mecanico

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AL SERVICIO DE LA INGENIERA COLOMBIANA

Cra 106 N. 15-25 Int 63B Mz 9 ZF PBX: 4046767

Dto Automatizacin y ControlIng. Edgar Mendieta Garcia ([email protected]), Leonardo Granados ([email protected])

SISTEMA DRIVE PARAOPTIMIZACIN BOMBEO MECANICO


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Caractersticas del Drive

Bombeo Mecnico

1 Operacin a potencia constante sobre la velocidad base del motor.

2 Medicin grfica en barras del Voltaje, corriente, velocidad y torque del motor.

3 Monitoreo y limitacin del torque en la caja de engranajes.

4 Seteo de potencimetro, entrada de valores en la tarjeta interfase y control de la

velocidad segn la data serial.

5 Operacin en Modo de velocidad simple, dual o triple.

6 Modo de operacin de Unidades Rotaflex con control automtico de las esquinas.

7 Puntos Programables de Cambios de Velocidad y ngulos del crank

8 Optimizacin de la velocidad de Bombeo

9 Monitoreo de la velocidad y el ngulo del crank

10 Opera sin sensor de posicin y carga

11 Opcional puede recibir seales de entrada de celda de carga e inclinmetro

12 Monitoreo del flujo de la bomba y produccin acumulada

13 Control y monitoreo del llenado de la bomba (Indispensable para el control de

Produccin del pozo)

14 Control del achicamiento de la bomba en modo dual para prevenir problemas de arena.

15 Compensacin de presin en el revestidor y tubera de produccin.

16 Monitoreo de la presin de entrada y presin de descarga de la bomba.

17 Control y monitoreo del nivel de fluido.

18 Medicin de la potencia de entrada y monitoreo de la eficiencia de energa.

19 Monitoreo de la potencia de: levantamiento, cabillas, motor y entrada.

20 Limitacin de la potencia de pico y regenerativa.

21 Control suave del torque y potencia.

22 Optimizador del perfil del movimiento para reducir la interferencia por gas.

23 Compatibilidad para Unidades balanceadas con aire, convencional, Mark II y Geometra

Rotaflex, etc.

24 Modelo de bomba de fondo adaptado a la Unidad de Bombeo y sarta de cabilla.

25 Calculador de resonancia y peso de la sarta de cabillas.


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26 Clculo de la densidad y prdida de flujo a partir de las propiedades del gas y fluido.

27 Modo de simulacin del sistema.28 Monitoreo de la carga, velocidad y posicin de la bomba de fondo.

29 Monitoreo de la velocidad y posicin de la cabilla.

30 Limitacin y monitoreo de la carga sobre cabillas.

31 Monitoreo de la friccin en las cabillas y bomba.

32 Compensacin para pozos desviados

33 Generador grfico de la carta dinamomtrica actual de superficie y de la bomba.

34 Generador grfico para predecir la carta dinamomtrica de superficie y de la bomba.

35 Almacenamiento de grficas de cartas dinagrficas de superficie y bomba.

36 Identificacin y asistencia para el Contrabalanceo.

37 Monitoreo de Separacin entre bozal y conector (si existe varamiento) y control de la

carga mnima sobre la cabilla.

38 Monitoreo del deslizamiento de la correa y alarma de diagnstico sobre este parmetro.

39 Registros de fallas y eventos

40 Seteo programable para el rearranque automtico sin la presencia de operador.

41 Sistema automatizado de Identificacin de parmetros42 Comunicacin serial tipo Modbus RTU y ANSI.

43 Opcional protocolos Controlnet, Modbus Plus, Profibus y Ethernet.

44 Opcional multicanal para registro de datos anlogos.

45 Software interfase para PCS de mano o porttiles en ambiente Windows.

46 Estimacin y Generador Grfico de la Curva de Afluencia del Pozo (IPR)

47 Prueba automtica de Vlvula fija y viajera

48 Generacin de Reporte(cuatro pginas) en Lnea en tiempo menor de 20 segundos, con

toda la informacin necesaria para usar por el Ingeniero de Optimizacin

49 Display Grfico donde se puede apreciar todos los detalles mencionados.

Caractersticas: 16 Lneas x 40 Caracteres; Display LCD con rpido acceso tipo Back

lite y Proteccin con salva pantalla.


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Detalles del DriveBombeo Mecnico

1 Operacin a Potencia constante sobre la velocidad base del motor:Operacin flujovectorial utilizando la tarjeta IGBT(Integrate Gate Bipolar Transistor), basado entecnologa PWM(Pulse wave modulation) y tecnologa del Procesador de Seales Digitalpara proveer un torque completo en el arranque y por supuesto un torque en base a lavelocidad. En este caso se usa un VSD de Torque variable.

2 Medicin grfica en forma de barras del Voltaje, corriente, velocidad y torque delmotor:Mide y muestra grficamente valores de los parmetros mencionados a fin detener control sobre estas variables. Igualmente, puede mostrarse en forma numrica losvalores actuales medidos por el Drive.

3 Monitoreo y limitacin del torque sobre la caja de engranajes: Uno de loselementos ms costosos de la unidad de bombeo es la caja de engranajes; si no existeun adecuado control sobre el torque en la caja de engranajes sufrir dao prematuro porsobrecarga. El uso de drive permite mantener una limitacin sobre el mximo torquetanto en la carrera ascendente como en la descendente.

4 Seteo de potencimetro, entrada de valores en la tarjeta interfase y control de la

velocidad segn la data serial: El drive dispone de una tarjeta interfase con teclasmanipulables por el operador o tcnico de campo. A travs de esta se puede realizar lasdistintas configuraciones y monitorear parmetros de salida, realizar arranque delequipo_pozo y verificar cualquier situacin de anormalidad en el funcionamiento delsistema.

5 Operacin en Modo de velocidad simple, dual o triple:El drive para levantamientoartificial UNICO provee varias opciones para controlar la velocidad de la bomba. Loscomandos de velocidad pueden ser seleccionados desde diferentes fuentes, incluyendoajuste de potencimetro, reseteo de keypad, comunicacin data serial y controladoresde optimizacin internos. Las opciones de control de velocidad en forma simple, dual o

triple permiten, en forma independiente, el ajuste de la velocidad de bombeo en lacarrera ascendente, descendente y topes.

6 Modo de operacin de Unidades Rotaflex con control automtico en los topes decambio de posicin y velocidad: El modo de seguimiento del trayecto de la UnidadRotaflex calcula automticamente la distancia de quiebre o cambio de posicin paraobtener la lnea de trayecto de regreso y el control de la velocidad en esos puntoscrticos a fin de solamente acelerar en la trayectoria fuera de dichos puntos de quiebres.

7 Puntos Programables de Cambios de Velocidad y ngulos del crank:El punto de


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referencia del ngulo del crank y la velocidad del mismo pueden tambin serestablecidas a travs del uso de un suiche prximo, un suiche lmite o un inclinmetro.

Un suiche lmite electrnico provee puntos lmites para un set de ngulos on/off y ascambiar la velocidad de la bomba.

8 Optimizacin de la velocidad de Bombeo:Dependiendo de las condiciones de carga,nivel de fluido sobre la bomba, llenado de la bomba, consumo, torque etc, se puedecontrolar automticamente la velocidad de bombeo y aprovechar al mximo lacapacidad del pozo.

9 Monitoreo de la velocidad y el ngulo del crank:El monitor del ngulo del crank usa

la velocidad del motor y el punto de referencia del ngulo del mismo para computarcontinuamente la posicin del crank en funcin del recorrido de la bomba.

10 Opera sin sensor de posicin y carga:No requiere ni sensor de posicin ni de cargapara obtener los parmetros asociados a la condicin de bombeo, como la cartadinagrfica, etc. Slamente requiere medir Velocidad y torque del motor. La informacinde velocidad y torque combinadas con los parmetros de la caja de engranajes, permitela generacin de la velocidad y ngulo del crank y el torque en la caja de engranajes.Esta informacin combinada con los parmetros de la unidad de bombeo provee la

medicin de la posicin, velocidad y carga sobre la barra pulida. La fuerza y la posicin,combinada con el modelo de la ecuacin de onda para la sarta de cabillas y la bomba desubsuelo suministra un estimado de la velocidad, posicin y carga de la bomba. Todasestas variables pueden ser monitoreadas en tiempo real grficamente o en forma denmeros tal como se representa en las cartas dinamomtricas.

11 Opcional puede recibir seales de entrada de celda de carga e inclinmetro: Encaso de disponer de sensor de carga y posicin, puede operar igualmente como lo haceen el punto anterior, ya que puede recibir las seales 12 Bits de 0 a 10 Volt DC de 0 a20 mAMP.


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12 Monitoreo de flujo de la Bomba y produccin acumulada: El monitoreo de laproduccin de la bomba usa informacin del drive y parmetros del sistema para estimar

la tasa de flujo de la bomba y la produccin acumulada en el tiempo. El anclaje de latubera de produccin, la rigidez de la sarta de cabillas, el recorrido de las cabillas y lacarga de fluido son usadas para estimar el recorrido de la bomba. El dimetro y elrecorrido del pistn de la bomba se utilizan para computar el desplazamiento total de labomba. El factor de llenado de la bomba(Fill Pump) y la eficiencia volumtrica sonusadas para ajustar el desplazamiento total a uno ms efectivo. La velocidad de bombeoy el volumen efectivo de la bomba son usados para estimar la tasa de produccin actual.El flujo de la bomba es totalizado a travs de un acumulador de produccin reseteable.La produccin estimada del pozo es mostrada al operador y est disponible para unmonitoreo remoto del pozo a travs de un canal comunicacin serial.

13 Control y monitoreo del llenado de la bomba:El monitor del llenado de la bomba usala informacin retroalimentada desde el sistema de bombeo para determinar el

porcentaje llenado dela bomba. Esta informacin es mostrada al operador como unnmero en %, y es usada automticamente para optimizar la produccin del pozo.

14 Control del achicamiento de la bomba para prevenir problemas de arena: Elcontrolador de achicamiento de la bomba ofrece una forma simple de controlar elachicamiento para pozos de caractersticas de baja produccin o bajo ndice deproductividad. El controlador permite que el equipo pare o baje la velocidad por unperodo de tiempo seleccionado si el pozo falla o no alcanza el mnimo llenado mientrascontinua el recorrido. Una mnima velocidad de control de pump off puede ser usadapara prevenir el arenamiento del pozo. El operador puede seleccionar el mnimo llenado


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de la bomba y un tiempo de parada de hasta un tiempo de 720 minutos(12 Horas) en elevento de bajo % de llenado. El operador tambin puede seleccionar el lmite superior e

inferior del recorrido de las cabillas para la posicin cuando est por debajo del % dellenado esperado.

15 Compensacin de presin en el revestidor y tubera de produccin: Si se usa unsensor de presin y flujo en superficie puede controlarse y disponer de un balanceo delas presiones y flujo en la tubera de produccin e inyeccin de diluente, a fin demantener un flujo mnimo de inyeccin de diluente al pozo y evitar presionamientonocturnos (Ver Fig. 1).

16 Monitoreo de la presin de entrada y presin de descarga de la bomba:El monitor

de nivel de fluido usa la carga de la sarta de cabilla, la profundidad de la bomba, lapresin de la tubera de produccin, la presin del anular y las propiedades del fluidopara estimar la presin de entrada de la bomba y su equivalente nivel de fluido. De igualforma infiere la presin de descarga de la bomba.

17 Control y monitoreo del nivel de fluido: De la misma forma que en el punto anterior elmonitor de nivel de fluido usa la carga de la sarta de cabilla, la profundidad de la bomba,la presin de la tubera de produccin, la presin del anular y las propiedades del fluidopara estimar la presin de entrada de la bomba y su equivalente nivel de fluido.

18 Medicin de la potencia de entrada y monitoreo de la eficiencia energtica:El drivetiene la capacidad de monitorear la potencia que entra desde el sistema elctrico ypuede inferir la eficiencia del sistema Superficie-fondo. Varios monitores muestran lainformacin en detalles del uso de la energa dentro del sistema de bombeo.

19 Monitoreo de la potencia de: levantamiento, cabillas, motor y entrada:Un sistema


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de potencia de entrada, potencia de salida del motor, potencia de la barra pulida ypotencia de levantamiento de la bomba son desplegadas en monitores de potencia

separados.

20 Limitacin de la potencia de pico y regenerativa:La mxima potencia regenerativa yla suministrada por el drive puede ser limitada por los limitadores de potencia pico yregenerativa. El amortiguamiento del flujo de potencia puede ser usado para suavizar elmismo, reducir el esfuerzo sobre la caja de engranajes e incrementar la eficiencia delsistema de bombeo sin la necesidad de limites de potencia de la bomba.

21 Control suave del torque y potencia: Igual al punto anterior el amortiguamiento del

flujo de potencia puede ser usado para suavizar el mismo, reducir el esfuerzo sobre lacaja de engranajes e incrementar la eficiencia del sistema de bombeo sin la necesidadde limites de potencia de la bomba.

22 Optimizador del perfil del movimiento para reducir la interferencia por gas: Unvalor del rango o banda de % llenado puede ser seteado para que la bomba puedaoperar dentro de un rango eficiente de velocidad para reducir el efecto de gas.

23 Compatibilidad para Unidades balanceadas con aire, convencional, Mark II,Geometra Rotaflex y otros. El sistema de optimizacin en Bombeo Mecnico puedeadaptarse a cualquiera de estos modelos.

24 Modelo de bomba de fondo adaptado a la Unidad de Bombeo y sarta de cabilla:Dada las condiciones en que debe funcionar el sistema fondo y superficie, los equiposson adaptados a las mismas; tal como la sarta de cabillas, tubing, Unidad de Bombeo almodelo de la bomba mecnica de fondo.

25 Calculador de resonancia y peso de la sarta de cabillas:La opcin que calcula lasarta de cabillas usa las dimensiones y propiedades de fluido para computar lafrecuencia de resonancia natural, peso flotante de la sarta de cabillas y la constante de


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la sarta de varillas para configuracin de varillas de forma lineal, ahusada, doble ocontinua.

26 Clculo de la densidad y prdida de flujo a partir de las propiedades del gas yfluido: Utiliza los datos que se ingresan al sistema desde el punto de vista de fluidos ycalcula las prdidas por friccin y por ende la de flujo.

27 Modo de simulacin del sistema:Un simulador del sistema de bombeo permite el usode los parmetros actuales ingresados al sistema de bombeo hipotticamente o real,para ser evaluados sobre un amplio rango de condiciones de operacin. Lassimulaciones pueden ser corridas en el campo usando el drive del sistema de bombeo

sin la potencia real del motor o usando una unidad de monitor emuladora del pozoUNICO.

28 Monitoreo de la carga, velocidad y posicin de la bomba de fondo: Un monitor develocidad, posicin y carga de la bomba provee la velocidad promedio instantnea de labomba, su posicin y carga en forma continua. Tal como, se mencion en puntosanteriores se obtiene matemticamente del modelo de ecuacin de onda ycaractersticas del fluido, sarta de cabillas y profundidad de bomba.

29 Monitoreo de la velocidad y posicin de la cabilla: Los monitores de velocidad yposicin de la sarta de cabilla utiliza el ngulo del crank y la geometra de la bomba, oun inclinmetro y recorrido de la cabilla para computar continuamente la posicin de labarra pulida y su velocidad. La geometra de la bomba se especifica en unidadesfamiliares API para cada unidad, calse I, clase II o clase III. La posicin de la cabilla paraunidades Rotaflex se computa a partir de sus detalles de diseo mecnico.


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30 Limitacin y monitoreo de la carga sobre cabillas: El monitor de carga sobre lacabilla usa el torque sobre el crank y la geometra de la bomba o una entrada desde unacelda de carga para computar continuamente la fuerza sobre la barra pulida. El monitor

puede tambin obtener la mnima y mxima carga sobre la sarta de cabillas asociada ala posicin relativa.

31 Monitoreo de la friccin en las varillas y bomba:El monitor de friccin de la bomba ycabillas provee en forma continua en el display la friccin de deslizamiento de la sarta decabillas y el fluido y la bomba de fondo.

32 Compensacin para pozos desviados:A travs de la ecuacin de onda modificada sepuede ajustar los clculos del peso de la sarta, cargas, friccin, etc, y por supuestoobtener mejores resultados de la carta dinagrfica de fondo.


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33 Generador grfico de la carta dinamomtrica actual de superficie y de la bomba:

Fuerzas sobre la sarta de cabillas y bomba pueden ser graficadas como cartasdinamomtricas y poder ser interpretadas para diagnosticar el comportamiento de labomba de subsuelo.

34 Generador grfico para predecir la carta dinamomtrica de superficie y de labomba: A travs del simulador y la data real seteada del sistema completo, puedepredecirse la carta de superficie y fondo.

35 Almacenamiento de grficas de cartas dinagrficas de superficie y bomba: Elsoftware del Drive posee la capacidad de registrar varias cartas dinagrficas a la vez apartir de data obtenida en tiempo real y puede almacenar las mismas histricamente.

36 Identificacin y asistencia para el Contrabalanceo:El monitor de torque sobre la cajade engranajes usa la relacin de engranajes y la precisin del control de torque del


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motor para proteger la caja de engranajes de sobrecarga. El operador puede especificardirectamente el mximo torque permitido de salida de la caja de engranajes como un

valor lmite. Un asistente de balanceo interno automticamente controla las cargasexcesivas sobre la caja de engranajes y permite reducir el consumo de energa yaumentar la eficiencia energtica.

37 Monitoreo de Separacin entre bozal y conector(si existe varamiento) y control dela carga mnima sobre la cabilla: El controlador del separacin del bozal usa unsensor entre este y la grampa a fin de detectar cualquier separacin anormal debido a laflotacin de cabillas en la carrera descendente. Un limitador de la carga sobre la cabillaautomticamente ajusta la velocidad en la carrera descendente para eliminar la flotacinde la cabilla al mantener la mnima carga sobre la sarta de cabilla mientras se maximizala produccin.


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38 Monitoreo del deslizamiento de la correa y alarma de diagnstico sobre esteparmetro:El monitor de deslizamiento de las correas compara la actual relacin deengranajes versus la computada y de esta manera detecta cualquier deslizamiento orompimiento. La variacin de la medida de la relacin de engranaje se muestra como unporcentaje de la relacin de engranajes seteada inicialmente. Una alarma se setea o eldrive se para si la variacin de porcentaje en la relacin de engranaje medida excede los

lmites preestablecidos.

39 Registros de fallas y eventos: Amplia capacidad de registros de fallas yalmacenamiento de eventos que pudieran tener lugar en un momento determinado yque son de ayuda para realizar un diagnstico al pozo.

40 Seteo programable para el rearranque automtico sin la presencia de operador:Elsoftware tiene capacidad para detectar paradas y rearrancar si est en el rangopermitido de valores.

41 Sistema automatizado de Identificacin de parmetros:Automticamente el drive sesintoniza con la carga conectada exigiendo una mnima programacin para lograr esteobjetivo.


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42 Comunicacin serial tipo Modbus RTU y ANSI: Para comunicacin en tiempo real yasea mediante un computador personal o un control remoto.

43 Opcional protocolos Controlnet, Modbus Plus, Profibus y Ethernet: El drive porestar construido bajo tecnologa de punta; es compatible y verstil, por lo que acepta eltrabajo en lnea utilizando diferentes tipos de protocolo de comunicacin.

44 Opcional multicanal para registro de datos anlogos: Esta seccin brinda laposibilidad de ampliar la recoleccin estndar de entradas y salidas analgicasincrementando de esta manera la capacidad de comunicacin con diferentes sensoresanalgicos.

45 Software interfase para PCs de Mano o Porttiles en ambiente Windows: El drivepor estar construido bajo tecnologa de punta; es compatible y verstil, por lo que aceptael trabajo en lnea utilizando diferentes tipos de computadoras.


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46 Estimacin y Generador grfico de la Curva de Afluencia del Pozo (IPR): Estopermite que el Ingeniero de produccin pueda rpidamente tomar decisin de optimizar

el pozo.

47 Prueba automtica de Vlvulas Fija y Viajera:Permite paradas programadas y enautomtico en el tope de la carrera ascendente y al final de la carrera descendente a losfines de obtener el comportamiento de la vlvula viajera y fija respectivamente.

48 Generacin de Reporte(cuatro pginas)en Lnea en tiempo menor de 20 segundos,con toda la informacin necesaria para usar por el Ingeniero de Optimizacin

49 Display Grfico de reciente tecnologadonde se puede apreciar todos los detallesmencionados. Caractersticas: 16 Lneas x 40 Caracteres; Display LCD con rpidoacceso tipo Back lite y Proteccin con salva pantalla.


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1. Fig. 1.- Display Grfico a travs del cual se puede visualizar todas las grficas generadas en el pozo, incluyendoIPR del pozo. Display de 16 Lneas x 40 Caracteres; Pantalla LCD con acceso y retorno rpido y Proteccin de Salvapantalla


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2.

Fig. 2.- Reporte generado en un Pozo de PDVSA a partir de la nueva versin VSD Unico 100 Mhz. Este puede serobtenido en Lnea sin necesidad de parar el equipo de Bombeo Mecnico.

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