Informe soe

SISTEMA DE OPTIMIZACIÓN EXPERTA

ATS ELECTROLUBE

24 AGOSTO 2015


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.


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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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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, 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, 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, instalación y puesta en servicio de

SPD nueva. 27-05-2015

Cambio de baterías, recolección de historia, toma de muestra. 02-06-2015


Recolección de historia, toma de muestra. 09-06-2015

Recolección de historia. 11-06-2015






Cambio de baterías, recolección de historia, remoción TT. 21-07-2015





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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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.


ATS ELECTROLUBE

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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