Informe soe

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  • SISTEMA DE OPTIMIZACIN EXPERTA

    ATS ELECTROLUBE

    24 AGOSTO 2015

  • SISTEMA DE OPTIMIZACIN EXPERTA

    ATS ELECTROLUBE

    Que es SOE?

    El SOE es un equipo autnomo (conjunto hardware/software) desarrollado por

    ATS ELECTROLUBE, de diagnstico del comportamiento de las variables que maneja

    cada sistema de levantamiento, el cual determina las condiciones de operacin normales del

    pozo y establece cuales son los parmetros que se deberan manejar para obtener un mejor

    uso del equipo de levantamiento y adicionalmente lograr la mxima extraccin de crudo.

    El software cuenta con sistemas expertos y patrones de reconocimiento que pueden

    controlar favorablemente la irrupcin de agua y/o gas, y mejoran la afluencia de petrleo

    desde la formacin hacia la bomba, mediante el anlisis de los parmetros elctricos del

    variador de frecuencia instalado en el pozo, la interpretacin de las presiones de fondo,

    temperatura de superficie, permitiendo alcanzar los valores de presin optima.

    El equipo de control perfila las condiciones de operacin del pozo y define si debe

    actuar sobre la vlvula de regulacin 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

    ingls) recibe informacin del variador, parmetros 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 est configurada para almacenar los datos y operar el sistema de

    levantamiento en base al Sistema Experto. Esta es capaz, adems, de reportar los datos

    actuales e histricos a cualquier sistema disponible para su recoleccin, SCADA, DCS, etc.

    La RCU de SOE est desarrollada para conectarse con estndares de

    automatizacin 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 tcnicas de Inteligencia

    Artificial como Sistemas Expertos, Redes Neurales y Lgica Difusa. El Software SOE

    corre las reglas avanzadas de control para optimizar la produccin del pozo y realiza

    anlisis y diagnsticos avanzados en reconociendo en tiempo real patrones de

    comportamiento prctico de variables utilizando los datos capturados desde la

    instrumentacin de cabezal, el variador y el sensor de fondo. El software adicionalmente se

    encarga del almacenamiento del histrico 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

    Presin de Entrada a la Bomba (PIP)

    Presin de Fondo Fluyente (Pwf)

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    Temperatura de Fondo

    Sensores de Superficie:

    Temperatura de fluido en lnea de produccin

    Presin de lnea de produccin

    Presin del anular

    Corte de Agua (%AyS) en lnea de produccin

    FIGURA 2. Sensores de superficie de las variables que maneja SOE

    Estas variables ingresan a un modelo matemtico y software experto para su

    anlisis. La RCU evala las reglas de control bsicas que permiten mantener el pozo

    operativo protegindolo de trabajar bajo condiciones extremas. El sistema experto SOE

    est conformado por las reglas y procedimientos necesarios para tomar decisiones de

    control ante variaciones de las variables de operacin del pozo.

    ANTECEDENTES DEL POZO NZZ 196:

    La puesta en marcha del equipo se inicia con la conexin de la descarga del anular

    del pozo al SOE y su respectiva descarga de gas a la lnea del pozo. Una vez realizado esto

    el equipo automticamente mantiene bloqueada la descarga de gas a la lnea hasta que el

    mismo determine que se encuentra en la presin ptima para incrementar la produccin del

    pozo y minimizar los esfuerzos de produccin.

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    Luego de alcanzado el punto ptimo establecido un rango de operacin se espera

    que el equipo estabilice los resultados y se oficializa la operacin del sistema. Cuando se

    oficializa la entrega se proceder a realizar el muestreo del pozo con el equipo en

    operacin.

    En la figura se resume el levantamiento de informacin recopilada durante los

    ltimos das de trabajo en el NZZ-196, posterior a su instalacin. Las pruebas oficialmente

    iniciaron el da 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 anlisis de laboratorio

    San Tom 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. Histrico de corte de agua inicial (05/02/2015).

    Antes de la instalacin del Sistema de Optimizacin Experta, se hizo prueba de 5

    horas (capacidad del tanque de 200 bls) resultando una produccin 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 presin de casing.

    Continuamente se observo el comportamiento del pozo sin presurizacin del casing y

    presurizndose 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 Tom e

    Intevep para determinar el corte de agua, adems se tena un equipo porttil centrifugo para

    determinar corte de agua en campo.

    El 7 de Febrero se realizo una medida en condicin estable del pozo a 142 psi que

    denominamos en la tabla siguiente punto 1, luego se inicia presionamiento automtico por

    parte del SOE, para llevar presin del casing a 200 psi. Durante este periodo se toman

    diversas medidas de sumergencia, presiones, cortes de agua, producciones, etc. Notndose

    que la produccin diaria del pozo se incrementa por ms de 10%. Se destaca el punto 2 en

    la tabla como un punto en el que el pozo casi alcanza su estabilidad (90% de lquido).

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    Posteriormente se hizo nueva prueba con una presurizacin 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 produccin antes y despus de la instalacin 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 da 10 Febrero a realizar nuevamente medidas de

    sumergencia en condiciones estables (100 % Liquido). Se resalta como Punto 3 los

    resultados obtenidos en condicin estable del pozo los datos de sumergencia y operacin

    del da 11 Febrero 2015, donde se estabilizo la sumergencia a 723 pies a una presin de

    casing de 350 psi con un mayor torque reportado de 451 libras-pies, todos estos diferentes

    puntos se toman para obtener el ptimo de acuerdo al sistema experto.

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    FIGURA 5. Condicin estable del pozo NZZ 196.

    Debido a que la movilidad del agua y del petrleo se ven afectadas por un simple

    cambio en la presin a la que son sometidos, teniendo el agua una movilidad ms alta, sufre

    ms los efectos de la presin. Es por eso que el uso de vlvulas de superficie permite un

    efecto sobre el agua que pudiera ayudar a evitar la conificacin, que debido a la densidad

    del agua, retarda el flujo de petrleo hacia la bomba. Haciendo esto se logra que el corte o

    porcentaje de agua en la produccin disminuya lo que permite mejorar la produccin

    petrleo.

    La medicin de AyS con muestras puntuales suele tener variaciones propias de los

    regmenes del proceso y pueden presentar variaciones abruptas. Se demostr en Febrero en

    este mismo pozo cuando se tomaron 18 muestras puntuales y el corte de agua variaba entre

    14% y 34% el mismo da, 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 patrn en las comparaciones lo

    cual atenta contra la evaluacin objetiva.

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    FIGURA 6. Representacin grafica del corte de agua.

    Las muestras puntuales no son representativas, como demostr en Febrero en este

    mismo pozo cuando se tomaron 18 muestras puntuales y el corte de agua variaba entre 14%

    y 34% el mismo da. Esto demuestra que la forma correcta de medir el corte de agua es de