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T-ESPE-033206-P

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PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERÍA
DISEÑO Y ACTUALIZACIÓN DEL SOFTWARE DEL SISTEMA DE
MONITOREO SCADA LOCAL DE POZOS PETROLEROS PARA LA
GENERACIÓN DE UNA BASE DE DATOS Y EL ENLACE CON UN
SISTEMA DE MONITOREO REMOTO
JUAN CARLOS RIVERA
ABRIL-2012
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© 2012 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
Contenido
Introducción-Objetivos
Levantamiento artificial
Bombeo electrosumergible
Interfaz Humano Máquina
Diseño e Implementación de la Base de
Datos
Sistema de monitoreo WellLink Vision™
Conclusiones y Recomendaciones
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Introducción
• El
monitoreo y control de las bombas
electrosumergibles (ESP) es una de los factores
más importantes en el proceso de producción en
un yacimiento petrolero, ya que por medio de
esto se puede conocer el estado de cada una de
las variables en el equipo, tales como corriente,
temperatura de motor, frecuencia de trabajo,
presión, entre otros, y su comportamiento
particular en cada uno los pozos de petróleo.
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Objetivos
Objetivo General
• Diseñar y actualizar el software del sistema de monitoreo
SCADA local de pozos petroleros para la generación de
una base de datos y el enlace con un sistema de
monitoreo remoto.
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Objetivos
Objetivos Específicos
• Analizar los requerimientos de software y hardware para
el desarrollo del sistema SCADA remoto.
• Diseño e implementación de una base de datos que
permita conocer el historial del comportamiento y sus
tendencias de las ESP en cada uno de los pozos de
petróleo.
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Objetivos
Objetivos Específicos
• Enlazar el sistema SCADA local con el sistema de
monitoreo WellLink Vision.
• Desarrollar una HMI en Intouch 10.1 que permita integrar
el control y monitoreo de todos los pozos en un solo
sistema y de manera remota.
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Levantamiento artificial
Bombeo electrosumergible
SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL
• El levantamiento artificial provee energía adicional o presión
para incrementar el flujo de hidrocarburos a la superficie.
• Los tipos de levantamiento artificial más usados son:
– Bombeo mecánico.
– Levantamiento por gas.
– Levantamiento hidráulico tipo pistón.
– Bombeo de cavidad progresiva
– Bombeo electrosumergible
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Levantamiento artificial
Bombeo electrosumergible
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Levantamiento artificial
Bombeo electrosumergible
Ventajas
Maneja altos caudales de producción.
Cuando el equipo falla se requiere sacar el equipo del
pozo.
Se usa a bajas presiones de fondo.
Las altas temperaturas afectan al sello, el aislamiento
del cable y al motor.
Bombeo
electrosumerOperables en pozos direccionales o en
gible
plataformas offshore.
Se requiere suministro eléctrico.
Opera en condiciones de alta temperatura
de motor (350°F).
Altos contenidos de gas puede bloquear la bomba o
hacer que cavite.
Sistema económico con respecto a los
anteriores.
Se requiere controlar el equipo en cada pozo.
Maneja altos cortes de agua.
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Desventajas
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Interfaz Humano Máquina
Intouch 10.1
DAServer
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IDENTIFICACIÓN DE FALENCIAS DE LA HMI EN INTOUCH 8.0
• Se tiene un diseño diferente de HMI para cada uno de los
PAD’s.
• El sistema de control no puede ser centralizado.
• No se cuenta con una base de datos.
• No existe la posibilidad de monitoreo remoto.
• No se puede manejar tendencias de operación.
• Las alarmas programadas son limitadas.
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DEFINIR NECESIDADES PARA LA NUEVA HMI
• Integración de todos los PAD’s en una sola HMI para el
control y monitoreo de pozos.
• Configurar el sistema para exportar los datos a
Wonderware Historian con el fin de realizar la base de
datos.
• Depurar todos los tags innecesarios que se generan al
integrar todos los PAD’s en una sola HMI.
• Generalizar los tags de escritura y lectura.
• Mejorar los tiempos de polling para evitar que se pierdan
datos importantes de la aplicación.
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TIPO DE COMUNICACIÓN
• SuiteLink.- Usa un protocolo basado en TCP/IP y es
diseñado específicamente para necesidades industriales
tales como integridad de datos, fácil diagnóstico y alto
rendimiento.
• DAServer.-Funciona como servidor y aprovecha los
estándares de la industria basada en la tecnología
Archestra, el protocolo SuiteLink y la tecnología OPC o
DDE para conectar el software de Wonderware con
productos o aplicaciones distintas a las de Archestra.
Además apoyan la conectividad simultánea de múltiples
dispositivos a la vez, permitiendo a los usuarios ampliar
fácilmente sus HMI existentes.
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DASERVER INSTALADOS
• ArchestrA.DASABTCP.2
• ArchestrA.DASMBSerial.2
• ArchestrA.DASABCIP.4 
• ArchestrA.DASMBTCP.2
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SLC-500, PLC-5.
N-Port DE-311
Logix 5000(Ethernet)
N-Port DE-311
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VARIABLES DEL SISTEMA SCADA
VARIABLES CONTROLADOR GCS + SENSOR WELL LIFT
Tags Analógicos
D##GCS_ACCEL_F0R60_HZ
D##GCS_AMBIENT_TEMP
D##GCS_ANALOG1
D##GCS_ANALOG2
D##GCS_ANALOG3
D##GCS_BAUD_RATE
D##GCS_CAUSE_LAST_SHUTDOWN
D##GCS_COMMUNICATIONS_PROTOCOL
D##GCS_DECCEL_F0R60_HZ
D##GCS_DISCHARGE_PRESSUERE
D##GCS_DOWN_TIME_DAYS
D##GCS_DOWN_TIME_HOURS
D##GCS_DOWN_TIME_MINUTES
Tags Discretos
D##GCS_COM_STATUS
D##GCS_CONTACTOR
D##GCS_IUNBAL_SD_ALARM
D##GCS_OVERLOAD_SD_ALARM
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Descripción
Tiempo de aceleración a F=60Hz
Temperatura ambiente presentada por el sensor
Presión de intake presentada por el sensor
Temperatura de Intake presentada por el sensor
Temperatura de motor presentada por el motor
Rango de bits por segundo del puerto RS-232
Causa de la última parada
Protocolo de comunicación = MODBUS
Tiempo de desaceleración a F=60Hz
Presión de descarga presentada por el sensor
Tiempo de apagado en días
Tiempo de apagado en horas
Tiempo de apagado en minutos
Descripción
Permite conocer el estado del N-Port
Equipo operando
Alarma de apagado por sobre corriente
Alarma de apagado por sobrecarga
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Alarmas Programadas
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Interfaz Humano Máquina
Ventana principal de la HMI
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Distribución de los PAD’s
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Interfaz Humano Máquina
Pozos pertenecientes a un PAD
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Menú principal del Pozo A104
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Diseño e implementación de la Base de
Datos
SQL Server 2008
Historian 10
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Software utilizado
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Generación de la base de datos
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Sistema de monitoreo WellLinkVision™
XPVision
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XPVision™
Metas de
producción
Incrementar
producción
Monitoreo en
Tiempo real
Reducir gastos
de
levantamiento
Incrementar
tiempo de vida
Conocimiento
completo del
reservorio
Medición de
producción
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ESP
“Rendimiento”
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Diagnóstico de
la ESP
Disminuir
paradas
innecesarias
Disminución
de labores
En el Campo:
control de pozos
desde tu oficina
Ingeniería:
Trabajar en
forma conjunta
con expertos de
Levantamiento
artificial
Sistema amigable
y fácil de usar,
que facilite el
trabajo
Ingreso al Sistema XPVision™
Ingreso a sistema a través de www.bakerhughesdirect.com y accedo al
sistema WellLink Vision
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Análisis de pozos críticos
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© 2012 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
Análisis de pozos críticos
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Match del equipo con datos actuales
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Reporte de Optimización de Producción
Potential Asset Optimization
Current
Operation
Frequency (Hz)
54Hz
Prod-Total Fluids per 4297.74BPD
Day
Press-Pump Intake
1380.1Psi
Limiting Factor
None
Net Possible Asset Gain
(BOPD)
Today's Est. Oil Value
($/BBL)
Estimated Daily Net
Additional Income
Estimated Monthly Net
Additional Income
Estimated Annual Net
Additional Income
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Low Risk Optimization
Recommendation*
61.42Hz
5661.06BPD
Medium Risk Optimization
Recommendation*
61.89Hz
5742.93BPD
High Risk Optimization
Recommendation*
66.21Hz
6474.38BPD
1104.27Psi
1087.89Psi
944.81Psi
Pump standard shaft load
exceeded.
Pump standard shaft load
exceeded.
Controller overvoltage.
Required output voltage
exceeds input voltage. Please
fix input voltage or re-tap
trafo.
Contact Application
Engineering for design
review
Pump standard shaft load
exceeded.
Controller's required output
voltage exceeds the
controller rating. Lower
frequency or increase step
up transformer tap ratio to
lower required voltage
Contact Application
Engineering for design
review
0
190.86BOPD
202.33BOPD
304.73BOPD
100.00 $US
100.00 $US
100.00 $US
100.00 $US
0.00 $US
19,086.49 $US
20,232.60 $US
30,472.88 $US
0.00 $US
572,594.67 $US
606,978.10 $US
914,186.52 $US
0.00 $US
6,966,568.44 $US
7,384,900.16 $US
11,122,602.67 $US
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Características del Sistema XPVision™
“Best Data Management & Application Solution Award!”
Linkhttp://www.worldoil.com/awards-past-winners.aspx
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Arquitectura de transmisión de datos
SCADA
Optimización,
Monitoreo, Análisis y
Control de Pozos
Pozo
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Conclusiones y Recomendaciones
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Conclusiones
• Se realizó la actualización del sistema SCADA local a
través de un solo sistema que integra todos los PAD´s,
disminuyendo el número de tags de 19000 a 14000.
• Para la base de datos se escogió las variables más
importantes a ser monitoreadas a través del sistema de
monitoreo remoto, quedando un total de 4200 variables a
ser monitoreadas.
• Se cambió el tiempo de actualización de datos, que
anteriormente se encontraba realizando el polling cada
segundo asincrónicamente a sesenta segundos pero de
manera sincrónica. De esta forma no se pierde más datos,
haciendo al sistema más confiable y eficiente.
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Conclusiones
• Con el uso del reporte automático de optimización, el
cliente puede aumentar su producción desde un 5% hasta
un 25%, dependerá de las condiciones que presente cada
pozo.
• Al tener un sistema la supervisión y control remoto se
puede evitar costos de workover que pueden oscilar entre
50000 a 400000 dólares, eso dependerá de la
característica de cada pozo y equipo.
• Se logró reducir el tiempo de apagado de los equipos de
3 horas aproximadamente a un tiempo de respuesta de
30 minutos, evitando pérdidas de producción de 2 horas y
30 minutos en cada pozo.
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Recomendaciones
• Mantener los parámetros de operación dentro de los
rangos permitidos para un mejor rendimiento del equipo.
• Considerar que la reducción del tiempo de polling,
aumenta la cantidad de datos almacenada en la base de
datos.
• Si se apaga los servicios de comunicación tales como los
DAServer, el RPI, o el SQL, no se almacena la
información, por lo que se recomienda que el cliente
mantenga en la medida de lo posible operando dichos
servicios.
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Recomendaciones
• No se debe cambiar la clave del usuario de Windows ya
que se ha realizado la configuración del RPI con dicha
clave.
• Cuando se desee ingresar un nuevo pozo al sistema se
debe importar los nuevos tags desde el Historian, y se
debe notificar al departamento de Ingeniería de Baker
Hughes –Centrilift para proceder a subir al sistema de
monitoreo remoto el pozo en mención.
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