Maestría en Ingeniería de Petróleos y Gas · 2020
Metodología para la optimización de la producción en pozos de bombeo mecánico a través de la implementación de la tecnología de control y automatización inteligente. Caso de estudio: campo del valle medio del magdalena. Énfasis en ingeniería de producción
El control automatizado inteligente de pozos operados con sistemas de Bombeo Mecánico, puede contribuir en la productividad agregada del activo hasta con el 50% de la misma (Sanchez J.P & Festini D.,2015). Cuando se trata de Recobro Secundario por inyección de agua, estas actividades aseguran la mejora del barrido y, por tanto, el incremento del crudo drenado del yacimiento (Ordoñez H., Vélez J.P., Flórez J.F, 2015). En los proyectos de Recobro Mejorado (EOR) por inyección continúa y/o cíclica de vapor de agua, el control automatizado de la producción (superficie y fondo) mejora la productividad agregada del activo hasta en un 30%, (Dabrowski, A., Guelfo T., Sierra L.T, 2017). Desde el punto de vista de la producción, la implementación de arquitecturas de control inteligentes con Controladores Pump-Off (POC) y sistemas conexos, pueden generar incrementos de entre 4% - 5% en aportes volumétricos; además de mejoras en eficiencia energética, de personal, menores costos por intervención etc. (Sanchez J.P & Festini D, 2015), A partir de la implementación de una de estas arquitecturas en un Campo de Estudio (CE) del Valle Medio del Magdalena, este trabajo revisa conceptos y arquitecturas de control inteligente, sobre las cuales se formula una metodología para la optimización de la producción a partir de la implementación escalonada de sistemas de control automatizado inteligente.
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Contenido
- Introducciónp. 10
- Control Automatizado Inteligente Y De Procesos Complejosp. 14
- Control Automatizado Inteligente De Campos Petrolerosp. 14
- Control De Procesos Complejosp. 17
- Enfoques De Controlp. 21
- Control Supervisorp. 22
- Alternativas De Automatización Del Sistema De Bombeo Mecánicop. 26
- Campo Petrolero Vmm Y Su Operación Con Bombeo Mecánicop. 31
- Descripción General Del Campop. 31
- Características Geológica Y Operación De Producción Del Campop. 31
- Piloto De Inyección Continua De Vapor –Arena Ap. 33
- Modelado Geológico Del Campo De Estudiop. 34
- Estructurap. 35
- Estratigrafíap. 36
- Pozos Y Madurez De Control Inteligente Automatizado Del Cep. 39
- Diseño Mecánico De Pozo Y Condiciones De Operación De Cep. 41
- Madurez Inicial Del Sistema De Control De Pozos Productoresp. 42
- Bombeo Mecánico Y Gestión De Control Inteligente Del Sistemap. 44
- El Bombeo Mecánico Y Componentes Claves Del Sistemap. 44
- Equipo De Superficiep. 45
- Rango De Cargasp. 47
- Columna De Varillas O Sarta Del Sistemap. 49
- Tubería De Producción O Tubingp. 52
- Bomba De Fondop. 54
- Árbol De Decisión Para Solución De Control En El Campo De Estudio (Ce)p. 57
- Selección Del Sistema Als E Impacto Del Control En Productividadp. 57
- Variables Y Alternativas De Control Inteligente En El Cep. 61
- Arquitectura De Control Pozo Productor Ce Y Árbol De Decisiónp. 66
- Propuesta Metodológica Y Validación De Resultados De Optimizaciónp. 69
- Propuesta Metodológica Para La Optimización De La Producciónp. 69
- Flujo De Trabajo Para Manejo De Datos Y Producciónp. 71
- Gerenciamiento Del Activo, Kpis Y Flujo De Decisionesp. 70
- Validación De La Propuesta Metodológicap. 80
- Conclusiones Y Recomendaciones Del Análisisp. 89
- Conclusiones Y Recomendaciónp. 92
- Conclusionesp. 92
- Recomendaciónp. 95
- Referencias Bibliograficasp. 97
- Apéndicesp. 100
- Figura 1. Esquema básico de un sistema de Control Supervisor con supervisión humanap. 18
- Figura 2. Esquema del proceso de controlp. 22
- Figura 3. Modelo multiresolucional basado en modelos de Sanz, R. (1990)p. 23
- Figura 4. Dinagramas Típicos de golpes de fluido y de gasp. 27
- Figura 5. Dinagrama de superficiep. 28
- Figura 6. Polígono Campo Caso de Estudiop. 31
- Figura 7. Pilotos y Producción Histórica Campo Estudiop. 33
- Figura 8. Área del Piloto ICV y configuración de Patrón Arenas Ap. 33
- Figura 9. Ubicación Cuenca Magdalena Medio y Estructuras CEp. 36
- Figura 10. Columna estratigráfica generalizada CEp. 37
- Figura 11. Sección transversal esquemática que demuestra continuidad de la arenap. 38
- Figura 12. Patronamiento y distribución por tipo de pozo según Tabla 1p. 41
- Figura 13. Diseño mecánico y completamiento de pozos productores de CEp. 41
- Figura 14. Tipo de Poleas Conductoras y Operación de Cambio Mecánicop. 43
- Figura 15. Componentes en superficie de una Unidad BM Convencionalp. 45
- Figura 16. Compartido de Series API de BM según diseño y usop. 47
- Figura 17. Geometría de Unidades de Bombeo Mecánica Convencional y Mark IIp. 49
- Figura 18. Geometría de la varillap. 51
- Figura 19. Funcionamiento bomba de fondo Unidad Bombeo Mecánicop. 55
- Figura 20. Árbol de Decisión Mecánico y ponderación de componentesp. 61
- Figura 21. Alternativas de control en sistema de BM y selección del CEp. 62
- Figura 22. Carta de Superficie con control basado en set-pointp. 64
- Figura 23. Diagramas de fondos para goles de fluido y gasp. 65
- Figura 24. Concepto de control Pozos Productores CEp. 66
- Figura 25. Arquitectura de control Pozos Productores CE y niveles de interacciónp. 67
- Figura 26. Concepto de campo Controlado Digitalmente y Nivel de Control Inteligentep. 69
- Figura 27. Concepto de campo Controlado Digitalmente y Nivel de Control Inteligentep. 69
- Figura 28. Flujo de Trabajo para Manejo de Datos y Producciónp. 72
- Figura 29. Balance energético en EOR del CEp. 74
- Figura 30. Parámetros monitoreados por seguimiento de interacciones vapor-roca-fluidop. 75
- Figura 31. Análisis de nodo de proceso en ICV del CEp. 76
- Figura 32. Flujo de Trabajo de Gerenciamiento del Activop. 80
- Figura 33. Estado mecánico pozo condición inicial Pozo Analizado No. 1 - CEp. 82
- Figura 34. Estado mecánico pozo condición inicial Pozo Analizado No. 1 - CEp. 84
- Figura 35. Estado mecánico del Pozo Analizado No. 2 - CE antes de fase Ip. 85
- Figura 36. Estado mecánico del Pozo Analizado No. 2 - CE, después de recompletamientop. 87
- Figura 37. Estado mecánico del Pozo Analizado No. 3 - CE, después de recompletamientop. 89
- Figura 38. Conteo (%) por tipo ALS y Registro FI & PI 2019 -2020p. 96
- Tabla 1p. 39
- Tabla 2p. 39
- Tabla 3p. 40
- Tabla 4p. 42
- Tabla 5p. 46
- Tabla 6p. 54
- Tabla 7p. 56
- Tabla 8p. 57
- Tabla 9p. 59
- Tabla 10p. 68
- Tabla 11p. 77
- Tabla 12p. 77
- Tabla 13p. 78
- Tabla 14p. 78
- Tabla 15p. 79
- Tabla 16p. 79
- Tabla 17p. 91
- Apéndice A. Nivel de Control Óptimo Inteligente del Sistema de Bombeo Mecánico CEp. 100
- Apéndice B. Análisis de Árbol de Decisión del Sistema de Control en CEp. 101