Tecnologia de Computacion en La Empresa Petrolera

7/25/2019 Tecnologia de Computacion en La Empresa Petrolera

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CAPTULO 1

MANEJO DE LA INFORMACIN

1. PAPEL DE LA INFORMACIN

1.1. RESEA HISTRICA

En la industria petrolera se ejecutan procesos que requieren gran cantidad de

clculos y tiempo para su finalizacin. A partir de 1950, se introdujo en la

industria, la tecnologa de computacin, dirigida en su inicio a la

contabilidad de petrleo, nmina y finanzas. Posteriormente se comenzaron a

utilizar en el clculo de produccin y yacimientos, usando FORTRAN como

lenguaje bsico. Sin embargo, fue slo a partir de la aparicin de loscomputadores de la serie 360 cuando se increment la programacin de sistemas

para el clculo tcnico en la industria. Esta serie de computadoras se

caracterizaron por su rapidez y por su facilidad de uso.

Las aplicaciones comprendan clculos de ingeniera de perforacin, como

diseo de revestidotes, diseo hidrulico, diseo de mechas, diseo de tubera

de produccin y clculo de la hidrulica de la cementacin.

En la ingeniera de produccin, se utilizaban para los clculos de flujo multifsico

en tubera, clculo de levantamiento artificial por gas, bombeo mecnico,

conduccin de fluidos en tuberas horizontales y diseo de estaciones de flujo.

En ingeniera de yacimientos, los anlisis volumtricos de balance de

materiales, influjo de agua y gas, clculo de comportamiento de presiones y

muchas ms, como detallaremos adelante.

Una vez puesto el petrleo en el tanque, la computacin ayuda a calcular la

manera de efectuar el transporte hacia los tanqueros y de realizar los clculos

volumtricos de manejo de petrleo. En la industria petrolera juegan papel

importante las reas de ingeniera civil, mecnica eindustrial, las cuales, cada

una en particular, poseen una gran variedad de aplicaciones de la computadora. En

Ingeniera de Mantenimiento se poseen medios computarizados para llevar el

control del mantenimiento a los equipos instalados en la industria, desde las

estaciones de flujo de compresin de gas hasta las plantas de inyeccin de agua

y gas.

En los ltimos aos se ha incrementado el uso de la tecnologa de base de

datos en la computacin. Se han construido sistemas que guardan una gran


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cantidad de datos, como Bancos de Datos de pozos, que incluyen archivos

geolgicos, de perforacin, produccin n de registros de formacin, detalles

direccionales, presin, etc.

Por ltimo, la aparicin de la tecnologa de Inteligencia Artificial ha conducido ala elaboracin de sistemas expertos, que tratan de llevar la experiencia humana

a sistemas computarizados, con el fin de hacer ms rpidas y econmicas las

deducciones lgicas.

Actualmente en la Industria Petrolera Venezolana se han construido sistemas

expertos para el diseo de levantamiento artificial por gas, diseo de mechas,

anlisis de pruebas de presiones y reparacin de pozos.

Como el control de los yacimientos requiere una gran cantidad de datos, estos

se guardan generalmente en archivos computarizados. Los archivos de datos

requieren de cuatro acciones imprescindibles para su autenticidad: localizacin,introduccin, verificacin y certificacin.

La localizacin consiste en la deteccin del dato en el campo, producto de

medicin o de clculo por los Ingenieros y tcnicos.

La introduccin, es la colocacin en los archivos fsicos o computarizados, en

una forma sistemtica, de modo que pueda ser localizado cuando se requiera.

La verificacin es la validacin del dato por una persona distinta de quien lo

introdujo, con el fin de determinar si ha sido introducido tal como lo especifica

el papel original.

Y la certificacin determina si el dato tiene validez desde el punto de vista tcnico

y la efecta una persona distinta a los dos anteriores y de mas alto nivel, a quien

se considera como "duea del dato". Esta certificacin queda asentada en elregistro respectivo.

La manera ms til de almacenar una informacin es clasificarla de acuerdo con

su futuro uso. Por ello se establecen bases de datos por materia como se

describir posteriormente.

Las empresas poseen guas para los procesos de recoleccin de la

informacin, las cuales pueden ser estudiadas oportunamente.

1.2. PROCESOS EN EL MANEJO DE LA INFORMACIN DE LOS POZOS


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La informacin que se utiliza para efectuar el seguimiento del comportamiento

de los pozos y poder as determinar cuales deben ser reparados o estimulados con

el fin de incrementar la produccin, comprende siete procesos:

a. Banco de datosb. Estadstica

c. Anlisis de yacimiento

d. Anlisis geolgico

e. Anlisis petrofsico

f. Comportamiento de produccin

g. Cesta de pozos prospectivos

1.3. SISTEMAS DE COMPUTADORAS PARA EL SEGUIMIENTO DEYACIMIENTO

A continuacin se describen brevemente los principales archivos, aplicaciones,

programas y sistemas para el control y seguimiento de pozos y yacimientos.

1.3.1. BANCOS DE DATOS

Para mantener la recoleccin de informacin en la industria petrolera se han

elaborado una serie bancos de datos. Estos bancos de datos incluyen variedad

de informacin de pozos, yacimientos y facilidades. A continuacindetallaremos algunos de ellos. :

1. BANCO DE DATOS DE POZOS (B D D P)

Creado por el MEM en 1965 con el fin de mantener la informacin referente a

los pozos. Actualmente, el sistema se maneja segn la tecnologa de base de datos

y es administrado por PDVSA en los computadores centrales de LAGOVEN, a

travs de los cuales las filiales pueden accesar dicha informacin. El banco

comprende los siguientes archivos:

a) Archivo maestro de pozos y pozo zonas (maestro)

Datos bsicos, tales como ubicacin, fecha de perforacin, coordenadas, ltimas

condiciones de produccin de cada zona completada en el pozo, etc.


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b) Historia de pruebas, produccin e inyeccin (histrico)

Produccin mensual y acumulada, pruebas de produccin y mediciones de

presin de fondo.

c) Archivo de operaciones (operaciones)

Datos histricos de operaciones, tales como: completaciones,

reacondicionamiento, reparaciones, estimulaciones, reacondicionamiento

y evaluacin de posibles reacondicionamientos.

d) Archivo de datos geolgicos (geolgico)

Interpretaciones geolgicas, contajes de arena, evaluacin de intervalos,

inventario de perfiles corridos y curvas digitadas, etc.

e) Perfiles digitados

Valores de las curvas digitadas.

f) Detallesdireccionales

Detalles direccionales de pozo.

2. BANCO DE YACIMIENTOS

Incluye los datos bsicos del Yacimiento, tales como: nomenclatura, arena,

rea, reservas de petrleo y gas, tipo de crudo, presiones, factores

volumtricos, historia de produccin, pronsticos, etc. Se utilizan

principalmente para controlar reservas.

3. BANCO DEPRESIONES

Este banco, primeramente incluido en el Banco de Datos de Pozos, mantiene

registrada la toma de datos de presin en pruebas de restauracin, abatimiento y

otras.


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4. BANCO DE DATOS PVT

Se mantiene con la informacin proveniente de los anlisis de PVT en pozos.

Incluye tablas de valores de solubilidad de de gas, factores volumtricos de

petrleo y gas, cambio de viscosidad con presin, factores de compresibilidad,

etc.

5. BANCO DE FLUIDOS INYECTADOS

Estos son captados por las filiales para cada uno de los proyectos de inyeccin

de agua, gas y vapor, y se utilizan en el clculo de los factores volumtricos de

reemplazo.

6. OTROS BANCOS

Cada filial posee, adicionalmente, otros bancos de datos que utilizan en el

control de sus procesos. Ejemplo de ellos son: los bancos de registros de

formacin analizados, anlisis de ncleos, de hundimiento de tierra (muy

importante para las zonas costaneras de Lago de Maracaibo), banco de vientos,

Bancos de Pruebas de Produccin, Anlisis de Agua de Formacin, etc.

1.3.2. SISTEMA DE PROCESAMIENTO DE PRUEBAS DE PRODUCCINE INYECCIN EN POZOS.

Estos sistemas permiten determinar la validez de las pruebas efectuadas en los

pozos para produccin e inyeccin. Si la tasa de produccin est dentro del

rango permisible de declinacin de yacimiento; en caso contrario, seala un

alerta al sistema. En la misma forma se verifican las medidas de agua y los

pozos de inyeccin, y se comprueba principalmente la tasa de inyeccin en

comparacin con la capacidad calculada de los lentes por inyectar.

1.3.3. SISTEMAS PARA INTERPRETAR PERFILES DE FORMACIN

La interpretacin de perfiles de formacin ha avanzado mucho en los ltimosdiez aos, mediante el uso de nuevas herramientas. Los sistemas de

interpretacin de perfiles incluyen:

1. Sistemas sencillos de no ms de 30 K de memoria, en los cuales los datosse introducen manualmente. Estos sistemas estn incorporados acalculadoras manuales y microcomputadoras. No incluyen frmulas que


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toman en cuenta factores de correccin. Sus ecuaciones se basan en losgrficos sencillos de interpretacin de las compaas de registros, los cuales

dan una visin primaria de lo que se espera tener en la formacin y slo se

utilizan en hoyos abiertos.

2. Sistemas complejos manuales. Estos tienen como caracterstica poseeruna gran cantidad de frmulas de interpretacin de todo tipo de perfiles, pero

conservan la introduccin manual de datos.

3. Sistemas Complejos Automticos: Utilizan la tecnologa de captacin dela informacin directamente desde el pozo hasta cintas magnticas, las cuales

despus se utilizan para obtener en forma detallada tanto la correlacin de la

formacin, como los lentes productivos con sus parmetros de saturacin defluidos, porosidades, saturaciones residuales, permeabilidad, litologa, etc.

La grabacin de los perfiles y de los resultados en cintas magnticas o en

archivos de computadora permite, posteriormente, hacer correlaciones

geolgicas entre pozos, distincin entre lentes, deteccin de topes claves, etc,

que ayudan en la bsqueda de prospectos de pozos o de arenas productoras.

Tambin los resultados de estas interpretaciones pueden transferirse a bancos de

datos para posteriormente utilizarlos en la elaboracin de mapas estructurales,

ispacos, isosaturacin, isoporosidad, permeabilidad, etc, en forma automtica.

La interpretacin de perfiles en pozos entubados es complementaria a la

interpretacin en pozos de hueco abierto, y puede servir para correlacionar el

movimiento de fluidos despus de un tiempo de produccin.

4. Perfiles de produccin e Inyeccin de Fluidos: Estos sistemas son

bastantes sencillos, por lo que pueden ser colocados en calculadoras

manuales. Permiten distinguir que tipos de fluidos estn entrando o

saliendo de la formacin y en qu cantidad. Los perfiles de

1.3.4. SISTEMAS PARA INTERPRETAR MEDICIONES DEGAS

La cantidad de gas que se produce o que se inyecta a los yacimientos es

importante para los clculos de balance de materiales de reemplazo y, adems,

por el aspecto econmico que el gas tiene. La medicin del volumen del gas

se efecta midiendo las presiones diferenciales en los conductos, las cuales se

dibujan sobre discos de papel. La interpretacin se hace automticamente,


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leyendo los datos sobre el disco con una cmara y transmitindolos a la

microcomputadora para que realice los clculos correspondientes.

1.3.5. SISTEMAS PARA ESTUDIOS DE PROPIEDADES

FSICAS Y PVT DE LOS HIDROCARBUROS,

Los anlisis de fluidos, a distintas presiones y temperaturas (conocidas como

anlisis PVT), son importantes en la determinacin del comportamiento del

yacimiento. El PVT puede tomarse en el fondo del pozo o regenerado en la

superficie. En ambos casos, se requiere validar el PVT antes de usarlo, para

lo cual existen programas. En ellos, los datos PVT son validados contra

correlaciones existentes.

Es importante hacer notar que, en caso de no existir anlisis PVT en un

yacimiento, o que los que existan no sean tiles, se pueden utilizar

correlaciones para determinar las propiedades usualmente obtenidas delPVT. como factores volumtricos de petrleo, gas y agua, viscosidades de

petrleo y gas, factores de compresibilidad de petrleo y gas. En la industria

existen estas correlaciones, tanto en los computadores principales como

en las microcomputadoras.

1.3.6. SISTEMAS PARA ANALIZAR COMPORTAMIENTO DEFASES DE LOS HIDROCARBUROS,

Los fluidos en el yacimiento estn constituidos por hidrocarburos e impurezas

(H2S, C02, N2), principalmente. A medida que el yacimiento es drenado,

cambia la presin. El petrleo tambin cambia, tanto de presin como de

temperatura cuando sube por la tubera eductora. En ambos casos, la

naturaleza de los fluidos, tal como estn en el yacimiento, se transforma,

generando nuevas composiciones. Los sistemas de computadora permiten

determinar las composiciones de las fases lquidas y gaseosas a las nuevas

condiciones de presin y temperatura.

Existen programas para validar los resultados composicinales obtenidos a

partir de pruebas de campo. Por otra parte, en caso de que no exista prueba de

campo, los programas permiten calcular las nuevas composiciones utilizando

correlaciones para las constantes de equilibrio del sistema.

Estos programas se emplean para el clculo de los factores volumtricos de

petrleo y gas, y para el diseo de separadores de petrleo y gas, en la

superficie.


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Es importante conocer estas correlaciones, pues ellas se aplican

en los clculos composicinales en los simuladores matemticos.

Existen programas diferentes, segn la condicin inicial del yacimiento: de

petrleo, de gas o de gas condensado. El anlisis de fases es importante enlos yacimientos de gas y de condensados, pues con l se puede calcular la

riqueza de los gases producidos.

1.3.7. SISTEMAS PARA ANLISIS DE PROPIEDADES DE ROCAS

Los ncleos se toman en los pozos con el fin de medir propiedades

intrnsecas de la roca, como permeabilidad y porosidad, o de los fluidos

que ella contiene.

La industria cuenta administrativamente con un sistema que mantiene la

informacin sobre ubicacin fsica del ncleo y de sus principales

caractersticas.

Los parmetros generados a partir de los ncleos permiten ejecutar

correlaciones geolgicas entre pozos, mediante mtodos estadsticos.

Tambin permiten verificar los clculos efectuados en las evaluaciones

petrofsicas (para la porosidad) y las pruebas de presiones (para la

permeabilidad).

Basndose en ellos se pueden establecer correlaciones que permitencalcular la permeabilidad absoluta a partir de otros datos de la roca.

Existen programas que elaboran las correlaciones de log K vs y log K vs

So. Estas se utilizan en las evaluaciones petrofsicas para obtener valores de

permeabilidad por estratos y deben usarse con precaucin.

La informacin de presin capilar requerida para el estudio de

yacimiento depende de la humectabilidad preferencial de la roca y de los

mecanismos de produccin, tanto primarias como de recuperacin

adicional. El proceso de estudiarla a partir del anlisis de la roca,requiere clculos tediosos, por lo que existen programas de computadora que

los simplifican.; Estos programas varan de acuerdo con el mtodo: Leverett,

Kozeny y Heseidin.

Las curvas promedio de presin capilar son muy tiles en estudios de

simulacin de yacimientos y en evaluaciones petrofsicas.


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Por ltimo, la informacin de permeabilidad relativa requerida para un

estudio de yacimientos, depende tambin de la humectabilidad

preferencial de la roca y de los mecanismos de produccin. Las curvas de

permeabilidades relativas se generan a partir de anlisis de ncleos.

Cuando no es posible determinar las curvas, se deben hallar los valores enlos puntos extremos y luego ajustar o verificar tales puntos, mediante

programas especiales ya elaborados (RELPER en MARAVEN. Luego,

conocidos los extremos, se pueden calcular los valores intermedios

mediante programas especiales que generan permeabilidad relativa con

respecto a la saturacin de fluido.

Tambin existen programas para calcular permeabilidades relativas con

base en la historia de produccin.

Si no existe informacin o ncleo para determinar la permeabilidad

relativa, se puede recurrir a los programas que utilizan las correlaciones

de Torcazo y Willie; Whal y asociados o Corey y colaboradores.

1.3.8. PROGRAMAS PARA ELABORACIN DE MAPAS

En los estudios y anlisis de yacimientos se elabora una diversidad de mapas,

para lo cual existen en la industria gran cantidad de graficadores que

toman la informacin de los resultados de otros programas o sistemas. Los

principales mapas generados a partir de los datos geolgicos de los Bancos

de Datos de Pozos son: estructurales, secciones estructurales y secciones

estratigrficas.

1.3.9. PROGRAMAS PARA ELABORACIN DE GRFICOS DEPRODUCCIN.

Los grficos de produccin son valiosos para establecer las tendencias de

produccin. Entre los principales, que se pueden obtener por medio de

computadora, estn:

Tasa de produccin vs tiempo (log-normal)

Tasa de produccin vs produccin acumulada (log-normal)

Consolidado de tasa de produccin, produccin acumulada, relacin gas

petrleo, porcentaje de agua y sedimento vs tiempo.

Esos mismos grficos se construyen tambin para producciones totales de

yacimientos.


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Las cifras se obtienen directamente de los archivos de banco de datos de

pozos y de yacimientos.

1.3.10. PROGRAMAS PARA ANALIZAR TASAS DE DECLINACIN DE

PRODUCCIN,

A partir de los grficos de produccin se puede calcular la tasa de declinacin,pero existen programas que permiten elaborar los grficos y efectuar losclculos automticamente. La tendencia actual es transmitir los datos de

produccin a un microcomputador y analizarlos, utilizando por ejemplo,

programas escritos en EXCEL

1.3.11. SISTEMA PARA LA EVALUACIN Y COMPORTAMIENTO DEPOZOS..

La tendencia actual para el anlisis se orienta hacia la construccin de sistemas

automticos (inteligentes) de diagnstico. Los pasos que deben cumplirse son

los siguientes:

1. Identificar los pozos con problemas de produccin o inyeccin. Esto sehace mediante la comparacin con el pozo promedio o caracterstico del

yacimiento o rea de yacimiento.

2. Diagnosticar las posibles fallas mecnicas o de equipo de subsueloutilizando los grficos de causa- efecto, o un sistema experto o un sistema de

rbol de decisin.

3. Pronosticar la produccin de fluidos mediante diagrama decorrelaciones geolgicas elaboradas por computadora.

4. Elaborar mediante programas de computadora, mapas de datos deproduccin de pozos vecinos. Los datos se toman directamente de los Bancos

de Datos

5.Recomendar intervalos por caonear, evaluar y completar.

6.

Seleccionar y recomendar los pozos por recompletar. En este sentidoexisten sistemas que controlan la cartera de los pozos recomendados para

reparar.

7.Seleccionar y recomendar pozos para estimular. Igualmente se mantieneun archivo con la cartera de pozos por estimular


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8. Mantener un archivo de los ciclos de inyeccin en los pozos inyectadoscon vapor.

1.3.12. SISTEMA PARA LA EVALUACIN DEL

COMPORTAMIENTO DEL YACIMIENTO:

El propsito de estos sistemas es controlar el comportamiento del yacimiento

en produccin e identificar las causas de las desviaciones. Para la

evaluacin del comportamiento de produccin e inyeccin de fluidos, se usan

programas que dependen del fluido inyectado.

Los reportes para control de la inyeccin permiten mantener:

Informe individual de inyeccin por planta.

Resumen de inyeccin por segregacin.

Seguimiento y control por yacimiento.

Entre las ventajas ms relevantes, se pueden citar:

a) Estos sistemas pueden residir en el computador principal o en micro.

b) Su uso le permite al ingeniero de proyectos la rpida obtencin de

resultados mediante grficos y tablas, a fin de actuar sobre las

condiciones de inyeccin a nivel de pozo, yacimiento y planta.

1.3.13. PROGRAMACIN PARA EFECTUAR ANLISIS ECONMICOS

Estos programas permiten determinar la rentabilidad de los proyectos por

medio de ndices como tasa de retorno, tiempo de pago, etc. El programa debe

estar adaptado a los criterios econmicos actuales.

1.3.14. SISTEMAS DE PLANIFICACIN

Tienen como fin evaluar los escenarios que se presenten en la industria.

Con ellos se establecen las factibilidades de los eventos propuestos y se

identifican los recursos que se requieren para la generacin de reservas y de

potencial de produccin. Usualmente los sistemas de planificacin utilizan

modelos de yacimientos sencillos. Con ellos se establecen comportamientos de

produccin, primarios y secundarios.


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Los modelos permiten determinar los pozos involucrados, definir las

instalaciones, y calcular las inversiones y recursos humanos necesarios.

1.3.15. PROGRAMAS PARA EVALUACIONES GEOLGICAS

Son programas bastantes sofisticados y actualmente requieren grandes

computadores, mesas de trabajo, pantallas, graficadores, etc. La primera

funcin de estos sistemas es analizar perfiles para efectuar correlaciones

petrofsicas.

El segundo objetivo es hacer la descripcin geolgica de yacimientos, mediante

la elaboracin de mapas estructurales, ispacos, de isopropiedades, de facies,

estructurales, estratigrficos, para identificar formaciones petrolferas,

gasferas y acuferas, establecer cuerpos de arena e identificar cierre y lmites

de yacimientos.

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