Projeto de sistema de bcs - fluxo monofásico

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Curso de Pós Graduação em Engenharia de Óleo e Gás Natural


Elevação e Escoamento - Turma T03 - Macaé - RJ
Trabalho Complementar ao Teste (Peso 6) - 27/01/2009

Projeto de Sistema de BCS - Fluxo Monofásico

Deseja-se Projetar um sistema de bombeio centrífugo submerso (BCS) para um poço produtor de petróleo que apresenta os seguintes dados:

Pressão Estática (Pe) 150 kgf/cm²
Índice deProdutividade (IP) 6 m³/d/kgf/cm²
Vazão esperada do Projeto 240 m³/d
Profundidade Média do Reservatório 2000 m
API do óleo 20 º
Bo = 1
Pressão de Saturação do Óleo (Psat) 32 kgf/cm²
Fração de Água produzida 70%
Densidade de Água Produzida 1,08
Diâmetro da Coluna de Produção = 2.7/8” OD - Nova
Pressão Requerida na Cabeça (Pwh) 20 kgf/cm²
Profundidade de Assentamento da Bomba 1800 mTemperatura do Reservatório (Tres) 80 ºC
Temperatura na Superfície (Tsup) 26 ºC
Tensão da Rede 13,8 kV

Pede-se:

1) A pressão de fundo em fluxo correpondente à vazão desejada (Considere a IPR retilínea).
2) A Submergência da Bomba.
3) A perda de Carga por Fricção na Coluna
4) A altura manométrica total (AMT) requerida pelo sistema ou Total Dynamic Head (TDH).
5) Usando a bomba DN1750 (curvae tabelas anexas), pede-se verificar se esta atendeao projeto e em caso positivo, determinar o número total de estágios e sua distribuição nas carcaças (preferência para uso de carcaças iguais)
6) Selecionar motor elétrico (potência nominal, tensão e corrente) com o critério de ser obter a menor perda de energia através dele, respeitando-se a classe de tensão dos equipamentos de superfície(tabelas e gráficos anexos).
7) Selecionar o cabo elétrico e determinar a perda de tensão através dele, considerando a temperatura média ao longo da coluna.
8) Qual a potência necessária na superfície (kVA), se for usada uma segurança de 5%?
9) Qual a maior vazão possível de ser produzido pelo reservatório, mantendo-se uma submergência mínima de 30m?
10)Qual a potência requerida ao motor se afrequência variar para 72Hz?



Questão 01

Q = IP.(Pe - Pwf)
Pwf = Pe - Q/IP = 150 - 240 = 110 kgf/cm²

Questão 02

Submergência da Bomba.

Dados:

Pressão de Fundo (Pwf) 110 kgf/cm²
Profundidade Média do Reservatório 2000 m
API do óleo 20 º
Fração de Água produzida (FW) 70%
Densidade de Água Produzida (dwater) 1,08
Profundidade de Assentamento da Bomba 1800 m
Solução:
dóleo =141,5/(131,5 + API) = 0,934
dfluido = dóleo (1-FW) + dwater (FW) = 0,934 * 30% + 1,08 * 70%
dfluido = 1,036
Gradfluido = 0,1036 kgf/cm²/m
Nível Dinâmico (ND) = Prof. Canhoneados - (Pwf/Gradfluido)
ND = 2000 – (110/0,10362) = 938,42 m
Submergência = Prof. de Assent.Bb. - ND= 1800 - 938,43 = 861,6 m


Questão 03


A perda de Carga por Fricção na Coluna

Dados:

Vazão esperada do Projeto(Q) 240 m³/d
Bo 1
Diâmetro da Coluna de Produção 2,875 pol = 2.7/8” OD - Nova
Profundidade de Assentamento da Bomba 1800 m
Solução:

Q’ = Q x 6,29 x Bo = 240 x 6,29 x 1 = 1509,6 bpd

Do ábaco Hazen-Willianms:

Perdas = 23 ft / 1000 ft
Hfricção = Prof. Bomba x Perdas Fricção
Hfricção= 1800 x 0,023 = 41,4 m


Questão 04


A altura manométrica total (AMT) requerida pelo sistemaDados:

Pressão requerida na cabeça (Pwh) 20 kgf/cm²
Gradfluido 0,1036 kgf/cm²/m
Nível Dinâmico (ND) 938,4 m
Head por perdas de Fricção (Hfricção) 41,4 m
Solução:
Head correspondente à pressão na cabeça (Pwh)
Hcab = Pwh/ Gradfluido = 20/0,1036 = 193,5 m
AMT = ND + Hcab + Hfricção =
AMT = 938,4 + 193,5 + 41,4 = 1173,3 m


Questão 05

Dados:

Q’ = 1509,6 bpd = 240 m³/d
AMT = 1173,3m
Solução:
Head/STG = 6,4 m/stg
Motor Load = 0,32 hp/stg
Eficiência = 67%
Número de Estágios = AMT/ Head/STG = 1173,3/6,4 = 183,3 Adotando 184 estágios, temos:

02 housings (Hsg 110) com 92 estágios cada.


Questão 06


Potência Requerida e Seleção do Motor

Dados:

Número Total de Estágios (Nest) = 184
Motor Load 0,32 hp/stg
Densidade Fluido 1,036
Solução:
Potência...
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