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SISTEMA DE OPTIMIZACIÓN EXPERTA
ATS ELECTROLUBE
¿Que es SOE®?
El SOE® es un equipo autónomo (conjunto hardware/software) desarrollado por
ATS ELECTROLUBE, de diagnóstico del comportamiento de las variables que maneja
cada sistema de levantamiento, el cual determina las condiciones de operación normales del
pozo y establece cuales son los parámetros que se deberían manejar para obtener un mejor
uso del equipo de levantamiento y adicionalmente lograr la máxima extracción de crudo.
El software cuenta con sistemas expertos y patrones de reconocimiento que pueden
controlar favorablemente la irrupción de agua y/o gas, y mejoran la afluencia de petróleo
desde la formación hacia la bomba, mediante el análisis de los parámetros eléctricos del
variador de frecuencia instalado en el pozo, la interpretación de las presiones de fondo,
temperatura de superficie, permitiendo alcanzar los valores de presión optima.
El equipo de control perfila las condiciones de operación del pozo y define si debe
actuar sobre la válvula de regulación del anular o sobre la velocidad del motor de
levantamiento.
COMPONENTES DE SOE ®
COMPUTADORA DE CAMPO
La computadora de campo o Unidad de Control Remota (RCU por sus siglas en
inglés) recibe información del variador, parámetros del corriente de motor, torque,
frecuencia y velocidad de la bomba, monitoreando la potencia utilizada por el motor del
pozo y pudiendo comandar acciones en el variador.
La RCU está configurada para almacenar los datos y operar el sistema de
levantamiento en base al Sistema Experto. Esta es capaz, además, de reportar los datos
actuales e históricos a cualquier sistema disponible para su recolección, SCADA, DCS, etc.
La RCU de SOE® está desarrollada para conectarse con estándares de
automatización como 4-20mA, 1-5 Voltios y protocolo Modbus RTU con interfaces RS-
232, RS-485 o Ethernet.
SISTEMA DE OPTIMIZACIÓN EXPERTA
ATS ELECTROLUBE
FIGURA 1. Pozo NZZ 196 con control sistema SOE®.
SOFTWARE SOE®
Es un programa en lenguaje C/C++ desarrollado utilizando técnicas de Inteligencia
Artificial como Sistemas Expertos, Redes Neurales y Lógica Difusa. El Software SOE®
corre las reglas avanzadas de control para optimizar la producción del pozo y realiza
análisis y diagnósticos avanzados en reconociendo en tiempo real patrones de
comportamiento práctico de variables utilizando los datos capturados desde la
instrumentación de cabezal, el variador y el sensor de fondo. El software adicionalmente se
encarga del almacenamiento del histórico con los datos, eventos, alarmas y acciones de
control que ejecuta el Software SOE®.
VARIABLES QUE MANEJA SOE®
Variador de Frecuencia (VFD):
Frecuencia de Salida
Torque
Velocidad de la Bomba
Consumo de Corriente
Sensores de Fondo
Presión de Entrada a la Bomba (PIP)
Presión de Fondo Fluyente (Pwf)
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Temperatura de Fondo
Sensores de Superficie:
Temperatura de fluido en línea de producción
Presión de línea de producción
Presión del anular
Corte de Agua (%AyS) en línea de producción
FIGURA 2. Sensores de superficie de las variables que maneja SOE®
Estas variables ingresan a un modelo matemático y software experto para su
análisis. La RCU evalúa las reglas de control básicas que permiten mantener el pozo
operativo protegiéndolo de trabajar bajo condiciones extremas. El sistema experto SOE®
está conformado por las reglas y procedimientos necesarios para tomar decisiones de
control ante variaciones de las variables de operación del pozo.
ANTECEDENTES DEL POZO NZZ 196:
La puesta en marcha del equipo se inicia con la conexión de la descarga del anular
del pozo al SOE y su respectiva descarga de gas a la línea del pozo. Una vez realizado esto
el equipo automáticamente mantiene bloqueada la descarga de gas a la línea hasta que el
mismo determine que se encuentra en la presión óptima para incrementar la producción del
pozo y minimizar los esfuerzos de producción.
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ATS ELECTROLUBE
Luego de alcanzado el punto óptimo establecido un rango de operación se espera
que el equipo estabilice los resultados y se oficializa la operación del sistema. Cuando se
oficializa la entrega se procederá a realizar el muestreo del pozo con el equipo en
operación.
En la figura se resume el levantamiento de información recopilada durante los
últimos días de trabajo en el NZZ-196, posterior a su instalación. Las pruebas oficialmente
iniciaron el día 06 Febrero, cuando se realizo un presionamiento manual (cierre total del
casing).
FIGURA 3. Sistema centinela de los antecedentes del pozo NZZ 196.
Al cargar en el sistema Centinela las pruebas puntuales por análisis de laboratorio
San Tomé nos permite observar que para mediciones de corte de agua los resultados son
muy elevados y no reflejan la realidad acumulada o continua del comportamiento de agua.
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FIGURA 4. Histórico de corte de agua inicial (05/02/2015).
Antes de la instalación del Sistema de Optimización Experta, se hizo prueba de 5
horas (capacidad del tanque de 200 bls) resultando una producción de 623 bpd, y las 8
muestras tomadas variaron entre 26 a 38% de corte de agua con un promedio de 31.5%.
Nivel de sumergencia para el 06 de Febrero, 504 pies con 106 psi presión de casing.
Continuamente se observo el comportamiento del pozo sin presurización del casing y
presurizándose parcialmente hasta obtener un punto optimo y alimentar de data el sistema
experto SOE, se tomaron alrededor de 6 muestras para los laboratorios de San Tomé e
Intevep para determinar el corte de agua, además se tenía un equipo portátil centrifugo para
determinar corte de agua en campo.
El 7 de Febrero se realizo una medida en condición estable del pozo a 142 psi que
denominamos en la tabla siguiente punto 1, luego se inicia presionamiento automático por
parte del SOE, para llevar presión del casing a 200 psi. Durante este periodo se toman
diversas medidas de sumergencia, presiones, cortes de agua, producciones, etc. Notándose
que la producción diaria del pozo se incrementa por más de 10%. Se destaca el punto 2 en
la tabla como un punto en el que el pozo casi alcanza su estabilidad (90% de líquido).
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Posteriormente se hizo nueva prueba con una presurización progresiva del casing
llegando a 230 psi, resultando 690 bpd por 5 horas y de las 6 muestras tomadas resulto un
promedio de 33% de AyS fluctuando entre 28 y 38%. Se tomaron varios niveles de fluido
variando la sumergencia sobre la bcp entre 1300 y 623 pies, Torque reportado 430 libras-
pie.
TABLA 1. Resultados de la producción antes y después de la instalación de SOE®
Para el 9 de Febrero se hizo una prueba de 5 horas con 250 psi fijo en el casing
resultando 630 bpd, las 7 muestras tomadas variaron entre 15 y 48% AYS, con un
promedio de 30%, de igual forma se realizo un ajuste de setpoint a 350 psi y se dejo
proceso presionamiento para esperar al día 10 Febrero a realizar nuevamente medidas de
sumergencia en condiciones estables (100 % Liquido). Se resalta como Punto 3 los
resultados obtenidos en condición estable del pozo los datos de sumergencia y operación
del día 11 Febrero 2015, donde se estabilizo la sumergencia a 723 pies a una presión de
casing de 350 psi con un mayor torque reportado de 451 libras-pies, todos estos diferentes
puntos se toman para obtener el óptimo de acuerdo al sistema experto.
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FIGURA 5. Condición estable del pozo NZZ 196.
Debido a que la movilidad del agua y del petróleo se ven afectadas por un simple
cambio en la presión a la que son sometidos, teniendo el agua una movilidad más alta, sufre
más los efectos de la presión. Es por eso que el uso de válvulas de superficie permite un
efecto sobre el agua que pudiera ayudar a evitar la conificación, que debido a la densidad
del agua, retarda el flujo de petróleo hacia la bomba. Haciendo esto se logra que el corte o
porcentaje de agua en la producción disminuya lo que permite mejorar la producción
petróleo.
La medición de AyS con muestras puntuales suele tener variaciones propias de los
regímenes del proceso y pueden presentar variaciones abruptas. Se demostró en Febrero en
este mismo pozo cuando se tomaron 18 muestras puntuales y el corte de agua variaba entre
14% y 34% el mismo día, ver figura 6. Estas medidas puntuales algunas veces son muy
elevadas pero no reflejan la realidad acumulada o continua del comportamiento del agua.
Al ser cargadas en el centinela como oficiales, se usan como patrón en las comparaciones lo
cual atenta contra la evaluación objetiva.
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FIGURA 6. Representación grafica del corte de agua.
Las muestras puntuales no son representativas, como demostró en Febrero en este
mismo pozo cuando se tomaron 18 muestras puntuales y el corte de agua variaba entre 14%
y 34% el mismo día. Esto demuestra que la forma correcta de medir el corte de agua es de
manera continua y electrónica.
Durante los primeros 4 meses se cumplió con la meta de incrementar la producción.
Prueba realizada el 07 Feb 2015 reporta: 690 BFPD con 29% AyS para 490 BNPD.
Prueba con AGAR el 13 Jun 2015 reporta: 756,4 BFPD con 31.5% AyS para 518.12
BNPD.
FIGURA 7. Resultados de la producción de SOE.
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El día 05 de Marzo se visito el pozo NZZ 196 para encontrar el punto óptimo, donde
se realizo la toma de muestra de crudo a 500 psi, para un corte de agua en centrifuga de 28
%. Luego mediante un ajuste de Setpoint optimo el valor oscila entre unos 413 psi y 419
psi, sin embargo, después de varias medidas de corte de agua es de 13.14 % a 417 psi, lo
cual en efecto es un optimo.
FIGURA 8. Representación grafica del control de sumergencia desde 1000 ft a 400 ft.
SOE incremento la producción desde el mismo inicio de las pruebas, al controlar la
sumergencia por contrapresión en el anular. De allí en adelante, se usa la medición de
agua como retroalimentación para asegurar que el corte de agua se mantenga bajo control.
Pero también permite un mejor entendimiento del comportamiento real del agua en los
regímenes de flujo de este y cualquier otro pozo.
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FIGURA 9. Corte de agua en tiempo real y continuo.
Las mediciones que realiza SOE, son aceptables para sus fines operativos de
tendencia.
FIGURA 10. Resultados de la medición de corte de agua.
Con el fin de tener un medidor de flujo multifásico alternativo (al Agar y Simeflum)
para corte de agua, EDE (Esquemas de Explotación) evaluó el SPD instalado en el NZZ-
196. Se realizo la toma de muestra en el pozo el 14 de julio, las medidas registradas con
SOE fueron las siguientes:
Recolección de muestra de crudo en cuñete desde 9:50 am a 11:00 am resulto un
promedio de: 29.01%.
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FIGURA 11. Resultados de toma de muestra (14/07/2015)
Se tomaron muestras seriadas del fluido agua y petróleo (1 litro) a diferentes horas
del día, mañana y tarde, luego ponerlo en un solo recipiente, de 1-2 galones cada día por 3
días y se llevaron al Laboratorio de San Tomé para análisis.
FIGURA 12. Reporte de crudo rutinario, laboratorio muestras al 17/06/2015
A condiciones de 450 psi en casing (condición estable después de 3 días) hoy se
tomo muestra para medir corte de agua y resultado fue 25%. Aunque el corte de agua no
esté bajando pero si se mantenga y este mejorando la sumergencia (y por ende la eficiencia
de la bomba), se está produciendo más cantidad de barriles de petróleo.
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El día 12 de agosto el equipo conformado por Indovenezolana realizo prueba al
NZZ 196 y en la que reporta un corte de agua de 50%, seguidamente se presenta los
resultados y la grafica correspondiente a las mediciones puntuales de corte de agua.
NZZ 196 Producción Total BB % AyS BN GAS RPM
12/08/2015 410 712 50 349 210 205
Figura 13. Resultados de prueba al NZZ 196 al 12/08/2015.
Figura 14. Representación grafica de corte de agua del pozo NZZ 196.
El corte de agua del pozo NZZ 196, según la prueba realizada el día 12 de Agosto
resulto en 50 % mientras que la prueba realizada con el sistema WIZARD es de 32.7 %.
Con la finalidad de obtener un resultado más representativo del corte de agua, el día
19 de Agosto, luego de tomar la muestra en el periodo de 10:56 a 14:34, durante el cual la
variable promedio 31.01 % según data del equipo SOE. El personal de
INDOVENEZOLANA tomo muestras de aproximadamente un litro con intervalos de 15
minutos por un lapso de 2 horas hasta tener un volumen disponible de 5 galoneras, las
cuales se les realizo un respectivo análisis de % AyS.
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Figura 15. Resultados de la toma de muestra del (19/08/2015)
Nº
MUESTRA POZO
FECHA DE
TOMA % AYS
06653-15 NZZ-196 19/08/2015 8
06654-15 NZZ-196 19/08/2015 22
06655-15 NZZ-196 19/08/2015 40
Figura 16. Resultados de prueba realizada por INDOVENEZOLANA al (19/08/2015)
Los resultados de las pruebas realizadas permiten comprobar nuevamente que las pruebas
puntuales siguen siendo inexactas mientras que SOE sigue manteniendo la producción y
también el corte de agua bajo control.
BITACORA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADES FECHA
Prueba de lazo de medidor de corte de agua SPD (Single Probe Detector). 05-02-2015
Pruebas de presurización y de lazo de SPD. 07-02-2015
Cambio de baterías, pruebas de presurización y de lazo de SPD. 10-02-2015
Pruebas de presurización y de lazo de SPD. 13-02-2015
Cambio de baterías, pruebas de lazo de SPD, medición de nivel e intento de
instalación de transmisor de temperatura (TT). 18-02-2015
Cambio de baterías, pruebas de presurización, remoción de SPD defectuoso,
medición de nivel, recolección de historia. 25-02-2015
Pruebas de presurización, recolección de historia. 27-02-2015
Cambio de baterías, pruebas de presurización, medición de nivel, toma de
muestra, recolección de historia. 04-03-2015
Pruebas de presurización, medición de nivel, toma de muestra, recolección de
historia. 05-03-2015
Cambio de baterías, instalación de TT, recolección de historia. 10-03-2015
TABLA 2. Bitácora de Actividades en el Pozo NZZ-196
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ACTIVIDADES FECHA
Cambio de baterías, recolección de historia. 17-03-2015
Cambio de baterías, recolección de historia 24-03-2015
Cambio de baterías, recolección de historia 27-03-2015
Cambio de baterías, recolección de historia 02-04-2015
Cambio de baterías, recolección de historia 07-04-2015
Cambio de baterías, recolección de historia 17-04-2015
Cambio de baterías, actualización de rutinas de punto optimo, pruebas de
presurización, recolección de historia. 23-04-2015
Pruebas de presurización, recolección de historia. 27-04-2015
Cambio de baterías, recolección de historia 28-04-2015
Cambio de baterías, pruebas de presurización, recolección de historia. 08-05-2015
Cambio de baterías, pruebas de presurización, recolección de historia. 13-05-2015
Culminación del periodo de pruebas presurización. 21-05-2015
Cambio de baterías, recolección de historia. 24-05-2015
Cambio de baterías, recolección de historia, instalación y puesta en servicio de
SPD nueva. 27-05-2015
Cambio de baterías, recolección de historia, toma de muestra. 02-06-2015
Cambio de baterías, recolección de historia, toma de muestra. 08-06-2015
Recolección de historia, toma de muestra. 09-06-2015
Recolección de historia. 11-06-2015
Cambio de baterías, recolección de historia. 16-06-2015
Cambio de baterías, recolección de historia. 23-06-2015
Cambio de baterías, recolección de historia. 02-07-2015
Cambio de baterías, recolección de historia. 07-07-2015
Cambio de baterías, recolección de historia, toma de muestra. 14-07-2015
Cambio de baterías, recolección de historia, remoción TT. 21-07-2015
Cambio de baterías, recolección de historia. 28-07-2015
Cambio de baterías, recolección de historia. 04-08-2015
Cambio de baterías, recolección de historia, toma de muestra. 12-08-2015
Cambio de baterías, recolección de historia, toma de muestra. 19-08-2015
TABLA 2. Bitácora de Actividades en el Pozo NZZ-196 (Continuación)
En la tabla se resumen las actividades realizadas a partir de la instalación del
Sistema de Optimización Experta, aplicándose continuas pruebas de presurización y de lazo
de SPD, desde el 05-02-2015 hasta el 21-05-2015. Posteriormente y alineados con los
lineamientos emitidos por la Gerencia de Petrolera Indovenezolana, se han realizado
pruebas confirmatorias adicionales de producción del pozo y medición de corte agua para
enriquecer la información de la estabilidad del proceso del pozo NZZ-196 con control SOE.
Estas pruebas tomaron más tiempo del previsto por dificultades en la logística de
medición.
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ATS ELECTROLUBE
CONCLUSIONES
Ganancial de producción total por control de SOE:
411 BNPD a 518: 26 % para 107 BNPD adicionales.
SOE realiza acciones de control automático de optimización, realimentado con el
corte de agua y otros parámetros.
La medición de agua se hace con efectividad y un error menor a 10 % aceptable
para sus fines (no fiscales, realimentación de control).
La medición de AyS con muestras puntuales suele tener variaciones propias de los
regímenes del proceso y pueden presentar variaciones abruptas.
SOE mejoro la eficiencia de la bomba al mejorar la sumergencia efectiva de modo
automático.
SERVICIO, OPERACIÓN Y DEL EQUIPO:
SERVICIO SOE
Servicio semanal al equipo cada tercer día consistente en:
Toma de nivel de fluido.
Anotación del incremento de crudo y disminución de corte de h2o.
Recarga de las baterías.
OPERACIÓN CORRECTA DEL EQUIPO
Prueba y reporte de eficiencia del equipo.
Condiciones generales.
SISTEMA DE OPTIMIZACIÓN EXPERTA
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En señal de conformidad firman:
Por: PETROLERA INDOVENEZOLANA
Nombre: JOSE MARCANO Nombre: OSCAR GONZALEZ
C.I /C.I.V: C.I / C.I.V:
Firma: Firma:
Por: ESTUDIOS INTEGRADOS PDVSA
Nombre: CARLOS BRUNINGS Nombre: GABRIEL BECERRA
C.I /C.I.V: C.I / C.I.V:
Firma: Firma:
Por: ATS ELECTROLUBE
Nombre: ARMANDO RIVIERE Nombre: ALBERTO PEREIRA
C.I/C.I.V: C.I / C.I.V:
Firma: Firma:
Nombre: LEONARDO MENA Nombre: JOSE PORTO
C.I /C.I.V.: 10.234.322 C.I / C.I.V: 10.442.184 / 91.212
Firma: Firma:
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