Desarrollo de un modelo en Lógica Difusa para el control de pozos con inyección continua de vapor (Proceso SAGD)

Transcripción

1 TESIS Desarrollo de un modelo en Lógica Difusa para el control de pozos con inyección continua de vapor (Proceso SAGD)

2 OBJETIVO GENERAL Desarrollar un modelo en lógica difusa que permita el control de las tasas de producción e inyección de vapor y en los pozos SAGD de la unidad de explotación Tierra Este Pesado, utilizando para ello software o herramientas de control de procesos que la implementen.

3 CONCEPTO SAGD El método SAGD para la producción de crudos pesados tiene como principio fundamental el levantamiento de los fluidos del subsuelo a la superficie por la transmisión de energía al yacimiento gracias a la inyección continua de vapor seco.

4 VISUALIZACION GENERAL

5 FASE INICIAL El proceso SAGD se inicia con una etapa de precalentamiento que consiste en la inyección de vapor conjuntamente por el pozo Inyector y el pozo Productor, acción que permite el establecimiento de intercambio calórico entre ambos pozos. Una vez culminado el precalentamiento se continua con la inyección de vapor a presión constante solamente en el pozo inyector, según la etapa de vida útil del pozo SAGD.

6 VISUALIZACION DE LA CAMARA DE VAPOR EN YACIMIENTO HOMEGENEO

7 PRINCIPIO DE OPERACIÓN El calentamiento del petróleo por medio del vapor causa la reducción de la viscosidad cinemática facilitándose de esta forma que el crudo fluya por la interfase hacia el pozo productor (Drenaje Gravitacional), donde los fluidos drenados son llevados a la superficie por efecto de la alta presión existente en la cámara de vapor.

8 ANALOGIA DE OPERACIÓN

9 CRECIMIENTO DE LA CAMARA DE VAPOR EN YACIMIENTO HOMOGENEO

10 HETROGENEIDADES DEL YACIMIENTO MAPA DE PERMEABILIDAD

11 HETROGENEIDADES DEL YACIMIENTO MAPA DE ARCILLOSIDAD

12 HETROGENEIDADES DEL YACIMIENTO MAPA DE SATURACION DE AGUA

13 HETROGENEIDADES DEL YACIMIENTO MAPA DE POROSIDAD

14 HETROGENEIDADES DEL YACIMIENTO IMAGEN SISMICA

15 PRODUCCION REAL vs IDEAL

16 VENTAJAS DEL PROCESO SAGD Logra incrementar de 60% a 70% el recobro de petróleo pesado y extra pesado original en sitio (POES). Alta producción de crudo relativo al numero de pozos empleados. Altos volúmenes de crudo producido en función del volumen de vapor inyectado. Producción reducida de arena y sedimentos. Minimización de la interferencia entre pozos. Alta concentración de calor en la interfase de la cámara de vapor.

17 DESVENTAJAS DEL PROCESO SAGD Alta sensibilidad a la cantidad de lutitas y arcillas en yacimiento. Alta dependencia del valor de viscosidad dinámica a la temperatura del yacimiento. Alta dependencia de la permeabilidad vertical del yacimiento La longitud del pozo productor no puede exceder de 500 mts. Solamente se puede aplicar en yacimientos someros o de mediana profundidad.

18 INSTRUMENTACION Motivado a que el éxito del proyecto depende en gran medida del correcto establecimiento y control de la cámara de vapor se hace imprescindible la utilización de instrumentación de superficie como de subsuelo (Sección horizontal de los pozos) que permitan el seguimiento del comportamiento del pozo ha objeto de mantener las condiciones dinámicas de la cámara de vapor.

19 DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION DE SUPERFICIE

20 DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION DE SUPERFICIE

21 INSTRUMENTACION DE SUBSUELO

22 DESARROLLO EN CAMPO En campo Tía Juana, proyecto C7 se encuentran dos parejas de pozos SAGD que esperan por el sistema de control para manipular la válvulas electrohidráulicas. Estas parejas son: LSE5088 (Inyector) / LSE5085 (Productor). LSE5092 (Inyector) / LSE5091 (Productor).

23 POZO INYECTOR

24 POZO PRODUCTOR

25 INSTRUMENTACION DE SUPERFICIE

26 INSTRUMENTACION DE SUPERFICIE

27 INSTRUMENTACION DE SUBSUELO

28 TRANSMISORES DE SEÑAL

29 VALVULA DE CONTROL PARA INYECCION DE VAPOR

30 VALVULA DE CONTROL PARA PRODUCCION

31 SISTEMA DE CONTROL ELECTROIDRAULICO

32 CIRCUITO DE CONTROL ELECTROHIDRAULICO

33 CONCENTRADORES DE SEÑAL A SCADA

34 VISUALIZACION DE SEÑALES EN SCADA

35 DESARROLLO EN SOFTWARE Simulador de pozo SAGD. Para desarrollar el controlador difuso se hace necesario: Crear un Simulador Simplificado de pozo SAGD que describa el comportamiento del proceso de drenaje de crudo en función de las características del yacimiento Crear a partir del simulador simplificado un Simulador Dinámico que permita observar el efecto general de la desviación de una o mas variables del yacimiento en la curva general de drenaje. Crear a partir del simulador simplificado un Simulador Puntual que permita observar el efecto de la desviación de una o mas variables del yacimiento en la curva de drenaje mientras dure esta desviación.

36 SIMULADOR SIMPLIFICADO Parámetros del Yacimiento Altura total en Pies : 62 Altura efectiva en Pies : 52 Ancho efectivo en Pies : 328 Porosidad : 0.38 Permeabilidad en Darcys : 3.7 Factor de Permeabilidad por condensación : 0.4 Conductividad térmica del yacimiento en Btu/(ft Dia F) : 22.4 Calor especifico de la roca del yacimiento en Btu/(Lb F) : Densidad de la roca del yacimiento en Lb/ft^3 : 105 Temperatura en F : 110 Viscosidad Dinámica en centipoise : API de crudo : 10.8 Saturación de crudo : 0.85 % de Extracción o Recobro Previo: 10 (I.A.V.)

37 SIMULADOR SIMPLIFICADO Parámetros de la cámara de vapor Presión en PSI : 225 Saturación residual de crudo : 0.1 Longitud del pozo productor en Pies : 1390

38 SIMULADOR SIMPLIFICADO Resultados El volumen total de crudo en yacimiento es de Barriles. El volumen de crudo en yacimiento sujeto a barrido es de Barriles. El volumen recuperable de crudo en yacimiento (Recobro=60%) es de Barriles. Temperatura de la cámara de vapor: 201 C (394 F). La viscosidad cinemática a 43.3 C (110 F) es de centistokes. La viscosidad cinemática a 201 C (394 F) es de 22 centistokes. El factor adimensional "m" tiene un valor de El tiempo para alcanzar limite superior del yacimiento es de 396 Dias, 13.2 Meses, 1.08 Años. El drenaje máximo es de 484 Barriles / Dia. El tiempo de drenaje máximo (Estado estacionario) es de 779 Dias, Meses, 2.13 Años.

39 SIMULADOR SIMPLIFICADO Resultados, Continuación El tiempo para alcanzar limites horizontales del yacimiento es de Dias, Meses, 3.22 Años. El tiempo de drenaje de empobrecimiento es de Dias, Meses, 3.22 Años. El tiempo total de drenaje del pozo es de Dias, Meses, 6.44 Años. La velocidad máxima de la interfase en la cámara de vapor es de Mts/Dia ( Pies/Dia). La penetración de calor a 151 C (304 F) es de 1.22 Mts (3.99 Pies)

40 SIMULADOR SIMPLIFICADO Gráfica de Caudal Drenado y % de Recobro

41 SIMULADOR SIMPLIFICADO Producción Acumulada por Dias y Años

42 SIMULADOR SIMPLIFICADO Características de la Interfase

43 SIMULADOR SIMPLIFICADO Comportamiento de la Viscosidad

44 SIMULADOR DINAMICO

45 SIMULADOR PUNTUAL

46 CONSIDERACIONES DE SUPERFICIE Y SUBSUELO PARA EL DISEÑO DEL CONTROLADOR DIFUSO

47 REGLAS DE INFERENCIA DIFUSA PARA CONTROLAR LA VALVULA DE PRODUCCION ABRIR CERRAR INACTIVA INDEFINIDA

48 REGLAS DE INFERENCIA DIFUSA PARA CONTROLAR LA VALVULA DE INYECCION ABRIR CERRAR INACTIVA INDEFINIDA

49 CONTROLADOR DIFUSO DEL PROCESO SAGD (MAPA DE CONTROL) ABRIR CERRAR INACTIVA INDEFINIDA

50 HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DEL CONTROLADOR DIFUSO (MatLab V5.3)

51 EDITOR DEL SISTEMA DE INFERENCIA DIFUSA

52 EDITOR DE LAS FUNCIONES DE PERTENENCIA DIFUSA

53 EDITOR DE LAS FUNCIONES DE PERTENENCIA DIFUSA

54 EDITOR DE LAS REGLAS DE INFERENCIA DIFUSA

55 VISOR DE REGLAS Y CORRIDA EN FRIO

56 VISOR DE SUPERFICE DE CONTROL PARA %AVP vs VP

57 VISOR DE SUPERFICE DE CONTROL PARA %AVI vs VI

58 ESQUEMA DEL SISTEMA DE CONTROL REAL

59 ESQUEMA DEL SISTEMA DE CONTROL SIMULADO

60 SISTEMA INTERRELACIONADO

61 CONCLUSIONES Es posible controlar el desempeño del pozo SAGD por medio del seguimiento del diferencial de temperatura en la sección final del pozo productor. La lógica difusa permite desarrollar algoritmos de control sin la necesidad de conocer el modelo matemático del yacimiento en el que se esta aplicando la técnica SAGD. El modelo de control puede ser validado y mejorado por un experto en el área de petróleo que no se encuentre entrenado en el área de la teoría de control o de la lógica difusa

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