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Capítulo 1

Introducción

Identificación de la Empresa

El Instituto Tecnológico Venezolano de Petróleo denominado INTEVEP, es

una filial de Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA), considerada como el brazo

tecnológico de la principal industria del país, ya que tiene como misión generar

soluciones tecnológicas integrales en el negocio petrolero. Se encuentra ubicada en la

urbanización Santa Rosa, sector El Tambor de Los Teques, Estado Miranda.

Sus actividades están orientadas hacia la investigación estratégica, desarrollo

y asistencia técnica especializada; en apoyo a las fases exploración, producción,

refinación y gas. Esta filial es responsable de preservar el acervo tecnológico de

PDVSA y de fortalecer las relaciones de cooperación e integración con el sector

técnico, científico e industrial de Venezuela y otros países.

Principales Objetivos

La función fundamental de PDVSA INTEVEP es servir de soporte

tecnológico a la industria petrolera nacional, disminuyendo la dependencia de

industrias foráneas. Sus objetivos primordiales los siguientes:

1. Generar soluciones tecnológicas con especial énfasis en crudos pesados y

extrapesados, que permitan incrementar la productividad y el factor de recobro en

los yacimientos venezolanos

2. Apoyar el desarrollo de gas costa afuera en el país.

3. Impulsar y garantizar la correcta gestión ambiental de las operaciones de PDVSA.

4. Fortalecer las relaciones de cooperación en las áreas de ciencia y tecnología entre

PDVSA, las universidades y otras instituciones, para elaborar propuestas de valor.

5. Establecer nuevos esquemas para adoptar tecnologías de punta.

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6. Concentrar los esfuerzos de ingeniería y diseño a mediano y largo plazo, en áreas

prioritarias requeridas para el desarrollo de la Industria Petrolera

Petroquímica Carbonífera Nacional (IPPCN)

Reseña Histórica

En 1973, se crea la Fundación para la Investigación de Hidrocarburos y

Petroquímica (INVETEP), con la promulgación del Decreto Presidencial No. 1385,

abriéndose así el camino a lo que constituye hoy el Centro de Investigación y Apoyo

Tecnológico de la industria petrolera, Petroquímica y Carbonífera Nacional.

En 1976 pasa a denominarse Instituto Tecnológico Venezolano del Petróleo

(INTEVEP), manteniendo la figura jurídica de Fundación, y PDVSA se convierte en

su patrocinante, por lo cual se transforma en el Centro de Investigación y Desarrollo

de la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional. Como consecuencia, se ponen en

marcha algunos proyectos de ingeniería y diseño, prioritarios para la industria.

En 1984 se avanza en la generación de una tecnología propia para el

mejoramiento de crudos pesados (HDH ), lo cual coloca a la industria a la cabeza

de las investigaciones mundiales en esta área; para el año de 1988 productos y

procesos generados en INTEVEP entran en fase de implantación operacional, y

productos como la Orimulsión inician su comercialización.

En la actualidad, INTEVEP cuenta con una fuerza laboral de más de dos mil

trabajadores, quienes contribuyen a la ejecución de proyectos de investigación,

desarrollo y asistencia técnica, alineados con las necesidades tecnológicas de la

industria petrolera nacional.

Infraestructura

Intevep posee una sólida y compleja infraestructura física y de equipos, que lo

ubican como uno de los centros de investigación mejor dotados en el ámbito mundial.

Cuenta con 16.000 m2 de laboratorios especializados, un complejo de 27 plantas

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piloto con 11 unidades de servicio para simulación de procesos, equipos de cómputo

intensivo en el Centro de Simulación de Yacimientos, un centro de procesamiento de

datos geofísicos y un centro de visualización científica. Posee además un Centro de

Información Técnica con acceso a bases de datos nacionales e internacionales.

También posee un Centro Experimental de Producción (CEPRO) adscrito a la

Gerencia General de Exploración y Producción, que se encuentra ubicado en la Costa

Oriental del Lago de Maracaibo, Tía Juana, estado Zulia, el cual cuenta con un pozo

experimental de 8.000 pies de profundidad, instalación única en el mundo, que

permite simular y reproducir las condiciones reales de los pozos venezolanos a escala

real.

Misión de la Empresa

Según la pagina web interna de PDVSA, www.pdvsa.com consultada el 28 de

básico,

orientado y aplicado en las áreas de hidrocarburos y petroquímica; prestar servicios

de apoyo tecnológico y de información a Petróleos de Venezuela, sus empresas

filiales, organismos públicos y privados; asesorar al Ejecutivo Nacional, empresas del

estado y a otras instituciones, sobre aspectos científicos y tecnológicos en materia de

Visión de la Empresa

Según la pagina web interna de PDVSA, www.pdvsa.com consultada el 28 de

er la opción de apoyo tecnológico de la

industria venezolana de hidrocarburos y petroquímica, con orientación de negocio al

Identificación del Área de Trabajo

El presente Trabajo de Aplicación Profesional se realizó en la Gerencia

Técnica de Manejo Integrado de Producción, cuya función es brindar a las áreas de

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PDVSA, investigación estratégica, desarrollo, asistencia técnica y apoyo tecnológico

en todo lo referente al proceso productivo del crudo una vez terminados los procesos

de perforación, es decir, una vez que se encuentren los pozos perforados, todos los

estudios posteriores que implican completación de pozos, métodos de cañoneo y

elección de sistemas de levantamiento artificial, pueden ser abordados por esta

gerencia. La ubicación dentro de la estructura de la empresa se muestra en la Figura

1.

Figura 1. Organigrama funcional de Exploración y Producción. Fuente: www.pdvsa.com (28 de junio de 2009)

Situación Actual

Una de las principales actividades de PDVSA, está orientada al proceso de

Exploración y Producción, cuyo objetivo es maximizar el valor económico a largo

plazo de las reservas de hidrocarburos en el suelo patrio, para ello se busca

principalmente realizar actividades de diseño y optimización de los procesos

productivos de crudo, lo cual hace necesario disponer de herramientas que permitan

el cálculo y análisis de múltiples variables, con la finalidad de realizar el diseño,

simulación y optimización del sistema de producción.

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Actualmente en el mundo existe una amplia gama de aplicaciones

comerciales, las cuales realizan estos procedimientos de cálculo y análisis;

conociendo que la actividad petrolera es la principal actividad económica que

desarrolla el país, se hace notoria la necesidad de desarrollar nuevas tecnologías, que

permitan contar con herramientas de cálculo diseñadas para las condiciones de

operación de los procesos productivos de crudo en Venezuela.

El conjunto de instalaciones para el bombeo de crudo desde el subsuelo hasta

el cabezal de un pozo se denomina sistema de levantamiento artificial, para el análisis

de estos sistemas, actualmente PDVSA utiliza aplicaciones comerciales tales como

Wellflo de la empresa Edhinburg Petroleum Services, PCPump del instituto

canadiense C-Fer, SUBPump de la empresa IHS, Rod Star de la empresa Theta

Enterprises, entre otras. Estas herramientas se emplean para el diseño, modelado,

optimización e identificación de problemas en pozos individuales de petróleo y gas,

de flujo natural o levantados artificialmente, estos ayudan a realizar el diseño de

pozos, recomiendan los métodos de levantamiento artificial y sugieren un sistema de

completación.

Identificación del Problema

Los altos costos que representan en la actualidad para PDVSA la adquisición

de licencias comerciales utilizadas en el cálculo, diseño y optimización de los

procesos de producción de crudo, crean la necesidad de desarrollar herramientas

propias que permitan la liberación de la dependencia tecnológica, y traigan consigo

nuevas aplicaciones desarrolladas para PDVSA, que puedan estimar los factores

requeridos por los sistemas de levantamiento artificial, adaptados a las condiciones de

operación de los pozos venezolanos.

Por lo general, las aplicaciones comerciales que se utilizan son concebidas en

otros países, para otras tecnologías y contextos de operación de pozos, por lo cual los

resultados que se obtienen no se ajustan en su totalidad a la realidad operativa de los

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pozos nacionales; en el caso de los métodos de levantamiento artificial, cuando no se

cuenta con la determinación apropiada de la capacidad de afluencia del pozo o ciertos

parámetros de los fluidos, se corre el riesgo de seleccionar equipos y sistema de

bombeo que no sean los indicados, ya que aunque el pozo esté en producción, los

equipos pueden estar mal diseñados y dimensionados, trayendo como consecuencia

una disminución de la vida útil de los mismos, disminuyendo la eficiencia de los

sistemas operativos y generando un aumento en los costos de mantenimiento; además

de esto en algunos casos debe hacerse un procedimiento adicional para poder adaptar

los cálculos obtenidos a través de las licencias foráneas, y hacer los ajustes necesarios

para la aplicación de estos resultados en cualquier procedimiento de cálculo u

optimización que se ejecute.

Proyecto

El presente proyecto es llevado a cabo dentro de la Gerencia Técnica de

Manejo Integrado de Producción de PDVSA INTEVEP, tiene como finalidad el

desarrollar una herramienta capaz de diseñar, analizar y optimizar la producción de

un pozo, sustituyendo el uso de programas computacionales foráneos.

El conjunto de instalaciones para el bombeo de crudo desde el subsuelo hasta

el cabezal de un pozo se denomina sistema de levantamiento artificial, su estudio

constituye el objetivo fundamental de la herramienta desarrollada en este trabajo, la

cual debe permitir el análisis del sistema de producción de un pozo petrolero,

considerando los métodos de levantamiento artificial de aplicación en Venezuela,

tales como bombeo mecánico convencional, bombeo de cavidades progresivas,

bombeo electro-sumergible y levantamiento artificial por gas; realizando los cálculos

de los parámetros de operación más importantes, tales como la afluencia de la

formación productora, las propiedades de los fluidos, las pérdidas hidráulicas

generadas por el sistema. Todos estos parámetros son necesarios para la elección de

un sistema adecuado o para la optimización de las condiciones de producción.

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Objetivo General

Diseñar un sistema para el cálculo de las variables de producción asociadas a

sistemas de levantamiento artificial en pozos petroleros, basándose en el cálculo de

pérdidas hidráulicas, esfuerzos mecánicos, propiedades termodinámicas de los fluidos

y aporte de arenas productoras.

Objetivos Específicos

1. Establecer las variables de producción asociadas a sistemas de levantamiento

artificial de pozos petroleros.

2. Seleccionar los métodos de cálculo de afluencia en arenas productoras,

propiedades termodinámicas de los fluidos, pérdidas hidráulicas y esfuerzos

mecánicos a emplear en el desarrollo de la herramienta.

3. Desarrollar una herramienta de cálculo que consolide el análisis de variables de

producción asociadas a sistemas de levantamiento artificial.

Justificación e Importancia

Actualmente, los procesos de diseño, simulación, diagnóstico y optimización

de producción de los pozos productores venezolanos, son realizados por los

ingenieros de optimización mediante el uso y ayuda de los simuladores comerciales,

entre los que se pueden citar Wellflo , PCPump , SUBPump , entre otros. Con el

pasar de los años el uso de estas aplicaciones ha creado un alto grado de dependencia,

el cual se evidencia en la implementación masiva de estos programas en PDVSA.

Además, la creación de estos programas bajo condiciones diferentes a los escenarios

de producción venezolanos, trae consigo ciertas deficiencias que deben compensarse

mediante suposiciones que idealizan el comportamiento de ciertas variables.

Con la realización de este trabajo, PDVSA va poder contar con una

herramienta de cálculo que le permita obtener parámetros de producción del sistema,

que contribuyan a una adecuada selección de métodos de levantamiento artificial.

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Adicionalmente la empresa podrá continuar con el desarrollo de esta herramienta,

integrando nuevos módulos de cálculo y simulación de procesos, de manera que

pueda obtenerse una plataforma tecnológica de gran importancia para PDVSA.

Desde el punto de vista económico, de acuerdo con los datos suministrados

por el departamento de Automatización, Informática y Telecomunicaciones (AIT),

PDVSA debe gastar alrededor de 4.200.000 U.S. $ por la adquisición de licencias

foráneas relacionadas con diseño y optimización de pozos; el desarrollo de este

sistema será una contribución hacia la disminución de este tipo de gastos.

Alcance

La realización de este proyecto busca proporcionar a la empresa una

herramienta capaz de calcular y analizar las variables de un sistema de producción de

crudo venezolano, que pueda servir de apoyo a los operadores, al momento de decidir

cuáles son los mejores métodos de levantamiento artificial aplicables al escenario que

se presente, y cuáles son las condiciones de operación adecuadas al perfil señalado.

La estructura base del simulador se realizará en el lenguaje Visual Basic,

integrando los programas de diseño y simulación de bombeo mecánico, bombeo de

cavidades progresivas, bombeo electro-sumergible y levantamiento artificial gas, que

constituyen los métodos de mayor aplicación a nivel nacional y mundial.

Esta herramienta de cálculo en un principio será utilizada por la Gerencia de

Manejo Integrado de Producción, quienes la seguirán desarrollando y

complementando para posteriormente instalarla en las áreas de trabajo operacional de

los campos petroleros de PDVSA.

El desarrollo de este proyecto se llevó a cabo en el periodo comprendido entre

los meses de abril y agosto de 2009, correspondientes al periodo de pasantías

profesionales.