especialización en gerencia de recursos energéticos

Monografía de Grado

Especialización en Gerencia

de Recursos Energéticos

Facultad de Ingenierías Físico – Mecánicas

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 2

MONOGRAFÍA:

EVALUACIÓN FINANCIERA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA

OPTIMIZACIÓN DE POZOS CON SISTEMA DE LEVANTAMIENTO POR

BOMBEO MECÁNICO EN CAMPOS DE ECOPETROL S.A.

INTEGRANTES:

José Luis García Chacón

Juan Manuel Nocua Becerra

Eliana María Orozco Rincón

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 3

OBJETIVO DEL PROYECTO:

Evaluación financiera de la eficiencia energética para optimización de

pozos con sistema de levantamiento por bombeo mecánico en campos

de ECOPETROL S.A.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 4

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Realizar el análisis financiero del proyecto y viabilidad para emitir la

respectiva recomendación a la alta gerencia.

- Analizar la sensibilidad del proyecto por la variación del precio del

barril, verificando la dependencia o no de éste

- Realizar la sensibilidad del proyecto a la no obtención de los beneficios

económicos esperados, es decir el ahorro en la producción diferida no

alcanzado y la declinación del campo mayor a lo presupuestada.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 5

ALCANCE:

- Determinación del VPN del proyecto con relación a la disminución del

consumo energético, el aumento de la confiabilidad, aumento de

producción.

- Determinación de la TIR del proyecto “EVALUACIÓN FINANCIERA DE LA

EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA OPTIMIZACIÓN DE POZOS CON SISTEMA

DE LEVANTAMIENTO POR BOMBEO MECÁNICO EN CAMPOS DE

ECOPETROL S.A.”

- Determinación de la sensibilidad del VPN respecto a diferentes

parámetros del proyecto de inversión.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 6

PLANTEAMIENTO SITUACIÓN ACTUAL:

En los campos maduros se presenta caída de producción y bajo caudal

en los pozos luego de cierto tiempo de producción, por lo que hace el

sistema ESP no viable económicamente debido a su alta demanda de

energía, por lo tanto se requiere un sistema que continúe con la

producción del pozo dentro de parámetros económicos (Bombeo

Mecánico).

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 7

Proyecto propuesto para solucionar el problema:

Se propone implementar el sistema de levantamiento artificial por

Bombeo Mecánico. Además de optimizar su producción y reducir los

costos operativos (OPEX) para ser sostenibles y rentables en el tiempo

de explotación. Mediante la implementación de dispositivos

inteligentes y motores eléctricos más eficientes ya que estos han

mejorado notablemente el desempeño y confiabilidad de las facilidades

de superficie (sistema motriz, unidad de bombeo) y subsuelo (bomba,

sarta de varillas), permitiendo un ahorro ostensible en costos de

operación y mantenimiento; reducción de costos de energía y aumento

en la productividad de los pozos

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

CONFIGURACIÓN SCADA:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

Monitoreo básico

Instrumentos

+ Datos del variador

CONFIGURACIÓN ACTUAL:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

Información entregada por la instrumentación instalada:

Instrumento M & C Básico

Transmisor de Presión - THP P P

Transmisor de Presión - Botella P P

Switch de Vibración P P

Switch de Presión P P

Antipollution P P

Transmisor de Temperatura P O

PIT Aceite P O

En el caso que el pozo tenga variador de velocidad, se podrán monitorear las señales

eléctricas suministradas por este (Voltajes, amperajes,..), frecuencia, reporte de fallas, etc.

Equipo M & C Básico

Conversor (Lantronix) P P

Radio de comunicaciones P P

Trafo 480 1kva P P

UPS P P

Paneles solares P P

Instalacion Instalación + Suministros P P

Comunicaciones

Energía

CONFIGURACIÓN COMÚN:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

Monitoreo y Control (M&C)

Instrumentos

+ Datos del variador

+ Carta dinamométrica

CONFIGURACIÓN A IMPLEMENTAR:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

1. Detección de llenado de la bomba, métodos:

• Control de un simple punto basado en la carta de superficie. (pozos simples)

• Porcentaje de llenado de la bomba. (mas exacto)

• Potencia del motor. (menos sofisticado)

2. Detención del bombeo (Pump Off)

3. Control de fallas:

• Carga máxima / Carga mínima.

• Detecta falla varillas o válvula viajera abierta.

• Baja carga de fluido.

• Torque máximo.

• Pérdida detección de las RPM del motor.

• Pérdida detección de la señal del krank.

• Bajas RPM del motor.

• Deslizamiento de correas.

• Expresiones lógicas (THP o temperatura, presión en el casing, presión del Cilindro…).

4. Medidas adicionales de registro y rendimiento de pozos

• Producción inferida

• Chequeo de válvulas y contrabalanceo

5. Administración de la energía - ahorro de energía al optimizar los ciclos de bombeo

6. Reportes

POZO CON CONTROLADOR:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

• Calculo del llenado de bomba (%)

• Cálculo del movimiento del ancla

• Cálculo recorrido Neto y Bruto de la bomba. Base para el calculo del rendimiento volumétrico y pérdidas

• Carga Máxima y Mínima en la bomba

• Carga de fluido en bomba

• Presión de entrada en la bomba (PIP)

• Densidad del fluido

• Pérdidas por escurrimientos en bomba

• Potencia mecánica en barra lisa y en la bomba (para cálculo de la eficiencia bomba-superficie)

• Producción estimada de fluidos - petróleo, agua y gas

• Deslizamiento de correas

• Velocidad de bombeo - SPM

• Velocidad del motor

• Mínima velocidad del motor durante el ciclo de bombeo

• Torque en caja reductora calculado a partir del comportamiento del motor

• Peak torque carrera ascendente/descendente en caja reductora (a partir del comportamiento del motor).

• Grado de desbalanceo de la unidad

• Máxima (PPRL) y mínima (MPRL) sobre la sarta de varillas.

• Análisis de carga sobre los “tapers”, diagrama de Goodman.

• Tendencia de marcha

• Autodeterminación del Idle time (DownTime) ideal y reporte del ensayo

REPORTE CONTROLADOR:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

Beneficios Principales:

• Incremento de Volúmenes: producción (2% - 10%)

• Reducción de costos operativos por barril – OPEX (5% – 25%)

• Mejoramiento de HSE

• Incremento del factor de recobro (mediano-largo plazo)

A través de:

• Reducción de tasa de declinación

• Reducción de índice de intervención

• Mejorar cronograma de work over (planeación)

• Disminución de producción diferida

• Reducción de producción de fluidos indeseados

• Mejor reacción antes cambios en la tendencia de producción de los campos

SPE (90213): “Real Time Optimization: Classification and Assessment”, Mochizuki et al.

14

BENEFICIOS ESPERADOS:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

NECESIDADES OPERACIONALES

FUENTES DE BENEFICIO

o Detección temprana de caídas de producción

o Disminución de paros de mantenimiento por incremento en la vida útil y la confiabilidad de los equipos.

o Disminución de pérdidas de crudo por detección temprana de Fugas.

o Disminución del tiempo de paro y arranque de instalaciones.

Incremento de la Producción Disponible.

o Optimización de los procesos de producción.

o Reducción en los costos y reorientación del esfuerzo operacional

o Reducción de costos de mantenimiento por incremento de la vida útil y confiabilidad de los equipos.

o Disminución del consumo de energía eléctrica.

Reducción de costos operacionales y de mantenimiento

o Apoyo a la gestión

o Disminución del impacto ambiental.

o Incremento de la seguridad física del personal, equipos e instalaciones.

Seguridad y protección al ambiente.

o Reducción de pagos por seguros, multas, demandas.

BENEFICIOS ESPERADOS:

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 16

ANÁLISIS FINANCIERO:

Antes de iniciar con el análisis financiero, se debe conocer cada uno de

los beneficios que tendrá el proyecto una vez implementado, además de

cuantificarlos para poder comparar, evaluar, y realizar las respectivas

recomendaciones.

Se analizan consecutivamente:

- Incremento de producción por aumento de eficiencia.

- Ahorro energía Eléctrica

- Ingresos por disminución de la diferida

- Ahorro en Work-over

- Ahorro en tablas dinamométricas.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 17

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 18

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 19

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 20

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 21

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 23

ANÁLISIS FINANCIERO:

Teniendo en cuenta cada una de las entradas que del proyecto y

sabiendo los costos de implementación se puede correr el modelo

financiero.

Además de revisar las siguientes sensibilidades:

- Análisis de sensibilidad cuando el precio del barril de crudo baja.

- Evaluación financiera con el análisis de la sensibilidad producción

diferida no alcanzada

- Evaluación financiera con el análisis de sensibilidad cuando la

producción por ahorro en diferida cero y declinación de eficiencia

mayor a la esperada.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 25

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD CUANDO EL PRECIO DEL

BARRIL DE CRUDO BAJA.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 26

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 27

Comportamiento del VPN frente al costo por barril en USD

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 28

EVALUACIÓN FINANCIERA CON EL ANÁLISIS DE LA SENSIBILIDAD

PRODUCCIÓN DIFERIDA NO ALCANZADA

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 29

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 30

Comportamiento del VPN frente a el ahorro de barriles

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 31

EVALUACIÓN FINANCIERA CON EL ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD

CUANDO LA PRODUCCIÓN POR AHORRO EN DIFERIDA CERO Y

DECLINACIÓN DE EFICIENCIA MAYOR A LA ESPERADA

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 32

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 33

Comportamiento del VPN frente a el ahorro en el número

de barriles

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 34

CONCLUSIONES

- Con base en el análisis financiero el proyecto es viable, dado que

presenta valores de VPN, TIR muy por encima de lo esperado.

- Al realizar el análisis de la sensibilidad de este proyecto por el precio

del crudo, se observa que se ve afectado en una caída súbita del precio

hasta valores por debajo de los 18 USD/Barril, con base en esto se

puede concluir que el proyecto es viable económicamente.

- Se analizó la sensibilidad del proyecto a que la suposición del ahorro de

la diferida no se pudiera alcanzar, se estudió esta alternativa y los

resultados evidencian que no se depende de este ahorro para que el

proyecto sea atractivo.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 35

CONCLUSIONES

- Con base en los datos de sensibilidad del ahorro por diferida, se

procede a realizar el análisis de sensibilidad incluyendo la declinación

del campo mayor a la esperada, con esta combinación se evidencia que

el proyecto se ve afectado y no se debería realizar sí la producción de

crudo en los próximos seis años es menor de 76.814 Barriles.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 36

ANÁLISIS Y RECOMENDACIONES

- Se recomienda hacer el proyecto de forma inmediata, debido a que en

el momento el precio del barril del mercado está por encima del

estimado, y las condiciones están dadas para que el retorno de la

inversión se de en el corto plazo.

- En el análisis de sensibilidades de la inversión, se puede apreciar que

el proyecto se vuelve poco atractivo cuando el precio del barril

disminuye a menos de 18 USD, sin embargo la probabilidad de que el

precio del crudo descienda hasta este valor en los próximos 5 años es

muy baja.

U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E B U C A R A M A N G A 37

ANÁLISIS Y RECOMENDACIONES

- Se requiere contratar una compañía especializada en el montaje y

comisionamiento de equipos para facilitar la entrada en operación del

proyecto.

- Por último es necesario hacer la planificación, identificación, análisis

cuantitativo y cualitativo, monitoreo y control del riesgo. Para esto el

director del proyecto debe elegir a un grupo multidisciplinario para

estructurar y hacer control del riesgo del proyecto.