Centro de Monitoreo en Tiempo Real

Centro de Monitoreo en Tiempo Real

Subdirección de Exploración | Activo de Exploración Cuencas del Sureste Terrestre 1

BENEFICIOS DEL SEGUIMIENTO OPERACIONAL EN TIEMPO REAL DE LOS POZOS DEL AECST. Alfonso Mora Ríos, Víctor M Cortés Mejía, PEMEX. Resumen. La perforación de pozos a cargo del Activo de Exploración Cuencas del Sureste Terrestre (AECST) representa un gran reto para el equipo de Geología y Perforación, debido principalmente a los riesgos geológicos y operativos asociados a la perforación entre otras cosas. Para coadyuvar a mitigar el riesgo, la Subdirección de Exploración presenta como parte de las estrategias del AECST, la instalación del Centro de Monitoreo en Tiempo Real (CMTR) con el objetivo de para brindar soporte al proceso de seguimiento y evaluación de la perforación de pozos exploratorios diseñados bajo la metodología VCDSE y cumplir con el plan de negocios de PEP (2012-2015) referente a la incorporación de reservas. Con la creación del CMTR, se planteó la necesidad de un seguimiento riguroso de la construcción del pozo en tiempo real, involucrando en este, un equipo de especialistas de las diferentes áreas relevantes a la planeación, geociencias e ingeniería de perforación, al lograr el acceso oportuno a toda la información necesaria, se facilita la toma de mejores decisiones aplicando la ingeniería preventiva. Dando como resultado la reducción de los tiempos no productivos, mediante la mitigación de riesgos operativos asociados a la perforación y la integración de las diferentes especialidades durante la ejecución del trabajo. Garantizando el cumplimiento de la perforación de los pozos en tiempo y forma. Otro tema apremiante, es la administración del recurso humano, ya que, mediante el despliegue y visualización de múltiples pantallas, un sólo equipo multidisciplinario provee soporte simultáneo a varias localizaciones de pozos.

Figura 1. El CMTR incentiva la comunicación efectiva entre los integrantes del equipo multidisciplinario, dando soporte simultáneo a pozos durante las 24 horas del día.



Introducción. Hoy en día, es necesario incrementar la eficiencia de las operaciones de exploración en materia de perforación de pozos, costos y mejorar el desempeño con respecto a la seguridad y el medio ambiente. Para lograr tales objetivos, es necesario contar con una nueva generación de procesos, nuevas mediciones y accesos oportunos a toda la información necesaria que facilite la toma de mejores decisiones. La decisión puede consistir en ajustar la trayectoria del pozo, modificar la densidad del lodo, analizar registros durante la perforación o ejecutar cualquier número de operaciones rutinarias o excepcionales, en busca de aplicar la reingeniería en tiempo real para prever condiciones de operación de alto riesgo y proponer soluciones de ingeniería para enfrentarlas. Los tres elementos esenciales para la toma de decisiones oportunas y exitosas son la tecnología, la calidad del dato y la gente. La tecnología es clave porque posibilita la adquisición, transmisión e integración de la información en forma oportuna. La calidad del dato, desempeña un rol fundamental, ya que, proveerá la información requerida para la visualización asertiva de los acontecimientos del pozo. El elemento final y esencial es la gente, que se encargan de la interpretación del dato con las competencias necesarias para la toma de decisiones oportunas en marcos de tiempos acelerados. Centro de Monitoreo en Tiempo Real (CMTR) Las operaciones en tiempo real, permiten la interacción del equipo multidisciplinario con todas las ventajas que esto implica, especialmente la toma de decisiones oportunas y acertadas, actuando bajo la filosofía de trabajo en conjunto para planear, medir, capturar y realimentar el conocimiento, de esta manera formar el círculo de mejoramiento continuo. Bajo las anteriores premisas y debido a la complejidad geológica y operacional de la construcción de los pozos a cargo del AECST, se decidió implementar el Centro de Monitoreo en Tiempo Real, con los objetivos de: - Un mejor posicionamiento del agujero dentro del yacimiento, mediante el análisis de los registros proporcionados en tiempo real de las herramientas de fondo de pozo LWD “Logging while Drilling”. - Trabajo multidisciplinario, en el cual interviene personal del área de geomecánica, petrofísica, geofísica e ingeniería de perforación, con el fin de tomar decisiones acertadas y de manera inmediata, concerniente a la construcción y posicionamiento del pozo. - La disminución de tiempos no productivos mediante la planeación de modelos hidráulicos, modelos de torque y arrastre, y el análisis en tiempo real de datos de la herramienta de fondo PWD “Presión while Drilling” para garantizar una correcta limpieza del agujero previniendo pegas de tubería ocasionadas por acumulación de recortes y/o



derrumbes en el anular, detección temprana de influjos o pérdidas de fluido de perforación. - Realizar un seguimiento y análisis en tiempo real de datos de los sensores de vibración y de los diferentes parámetros de superficie; con el objetivo de prevenir fallas, fisuras o rompimiento de los componentes de la sarta de perforación, adicionalmente optimizar la cantidad de energía transmitida a la barrena, que se pierde y disipa cuando existen eventos de vibración afectando negativamente las tasas de penetración. -Análisis de tiempos estadísticos para la cuantificación y seguimiento de problemas asociados al equipo de perforación, el cual, permite una toma de decisiones para el control y mitigación de fallas que se traducen en tiempos no productivos, con el objetivo de cumplir con el diseño establecido y mejorar de manera continua futuros proyectos pozos. Transmisión, Recepción y Calidad de la Información. El flujo de datos de una operación de perforación, es recolectada mediante los diversos

sensores del equipo y herramientas de fondo, esta información a su vez es concentrada

y procesada de manera automática por un servidor de compañía proveedora de datos,

los cuales son transmitidos mediante el Protocolo WITS (Sistema de Transferencia de

Información en la localización del Pozo) a un servidor de compañía receptora de datos,

en un software específico, que recibe WITS y envía datos mediante el sistema Data

Exchange vía satelital, hasta las oficinas centrales del Centro Administrativo de Pemex

Carrizal. Esta información es concentrada, procesada y almacenada en dos grandes

servidores (principales) de datos, los cuales mantienen el flujo de información para su

visualización y análisis al CMTR y demás usuarios.

Figura 2. Transmisión y recepción de datos.



La información es verificada continuamente desde el CMTR y la Compañía proveedora

de datos, llevando un control estricto del tiempo de transmisión y el buen

funcionamiento de los sensores. La información recabada en pozo mediante sensores

en superficie y herramienta de fondo, es enviada a las pantallas del CMTR. Los datos

analizados en tiempo real son indispensables para el sustento hacia la toma de

decisiones oportunas y acertadas, por lo cual, es indispensable la calidad y veracidad

de esta información. La problemática más frecuente, radica en el estado,

funcionamiento y respuesta de la herramienta de fondo (LWD, MWD y PWD) o del

sensor que genera el dato. Otro factor, igualmente importante, se basa en el

procedimiento establecido para la entrega de datos de las herramientas (canal de

transmisión/recepción) el cual se realiza una supervisión rigurosa para garantizar la

calidad y continuidad de los datos.

Figura 3. Seguimiento a la calidad de sensores.

El seguimiento a la calidad de los sensores, consiste básicamente, en un sistema de semaforización (color verde-amarillo-rojo) para clasificar el desempeño de los sensores. Las mediciones en verde indican que las lecturas que emite el sensor están funcionando dentro de los límites especificados y no requiere de ninguna acción o atención adicional. El amarillo es una alerta, lo que significa que la medición del sensor es dudosa y requiere validación. El rojo es una alarma, lo que indica que las mediciones están fuera de los rangos especificados o comunes a la operación, debido a una falla o des calibración del sensor. Esta fase es crucial para minimizar los errores que pueden deslizarse en un conjunto de

datos durante el envió de alertas operativas y la toma de decisiones.



Beneficios del Seguimiento Operacional en Tiempo Real. En el CMTR, se desarrollo una metodología, llamada A.M.I, con el fin de minimizar los tiempos no productivos, así como documentar y aplicar sus mejores prácticas operacionales mediante un ciclo constante de aprendizaje, soportados con aplicaciones de ingeniería, trabajando de manera consistente, sistémica y multidisciplinaria para incrementar la probabilidad de éxito en las intervenciones programadas, basados en ideas tempranas, objetivos compartidos y decisiones oportunas. Dicha metodología, involucra la participación en conjunto de todo el equipo multidisciplinario y se rige por un protocolo de comunicación con las distintas unidades de negocios relacionadas con la perforación de pozos, coordinadores de proyectos, ingenieros supervisores de proyecto, ingenieros de pozo y demás personal involucrado en las operaciones.

Figura 4. Metodología A.M.I.

Administración y Visualización de Parámetros en Tiempo Real:

Los visualizadores de parámetros en superficie, son plantillas configuradas según el

criterio de que cada pozo o en su defecto los parámetros disponibles para el monitoreo;

esto lo podemos clasificar en dos plantillas:

Plantilla digital: consta de parámetros puntuales digitales que sirven para tener una

visión rápida de la actividad operacional que se está ejecutando en el pozo.

Plantilla gráficas: Este sistema de monitoreo gráfico permite tener una visión detallada

de la actividad que se ejecuta antes y durante la construcción del agujero, de tal forma

que se puede evaluar alguna operación transcurrida durante la perforación del pozo, ya

que la información queda gráficamente grabada en el plot.



Figura 5. Plantilla Digital Figura 6. Plantilla Gráfica

Monitoreo de Parámetros:

El monitoreo de los parámetros en tiempo real se clasifican en dos variables:

Los Parámetros Superficiales: información directa e indirecta recabada por los

diferentes sensores que son colocados en puntos estratégicos en el equipo de

perforación, dichos parámetros brindan información tanto en forma como en tiempo

respecto a Profundidad de Agujero, Profundidad de Barrena, Peso en Gancho, Peso en

Barrena, Emboladas, Presión de Bomba, Flujos de Entrada y Salida, Posición del

Bloque, Torque Superficial, Rotaria, Unidades de Gas, Volumen en Presas,

Cromatografía del gas, etc.

Los Parámetros de Fondo: Es la información que proporcionan las herramientas LWD, MWD, PWD, sensores de vibración entre otras. Proporciona información valiosa para el seguimiento en el área en geociencias y operaciones de perforación.

Figura 7. Parámetros de fondo.



Ingeniería Preventiva: El análisis y seguimiento en ingeniería preventiva durante la

perforación de los pozos exploratorios, inicia con el seguimiento y visualización de los

parámetros de perforación en tiempo real, tanto de superficie como de fondo, así como

también la evaluación de tendencias operativas sustentadas en base a la actualización

de los modelos de ingeniería, y aplicando la filosofía de planear, medir y optimizar, a

cada ensamblaje de fondo de pozo (BHA) que ingresa al agujero.

Figura 8. Modelo de Ingeniería Preventiva.

En la actualidad, la eficiencia de la perforación de pozos exploratorios, el manejo

adecuado del riesgo y la colocación exacta del pozo, son los puntos clave para

minimizar tiempos no productivos, previniendo problemas mecánicos, tales como la

inestabilidad del agujero, influjos o pérdidas de circulación. El monitoreo en tiempo real

de los registros que proporcionan las herramientas de fondo -LWD- (Rayos Gama,

Resistivo, Conductivo, Sónico, etc) brindan al equipo de geociencias los datos

necesarios para definir el ambiente geológico y el proceso de perforación, así como

también para confirmar, o actualizar los modelos en geociencias establecido en el

diseño. Las inconsistencias entre el diseño y la realidad indican la necesidad de tomar

medidas preventivas o correctivas.

Como parte fundamental del proceso de la Ingeniería Preventiva en el monitoreo de

operaciones de perforación en tiempo real y modelos de ingeniería previamente

calculados, se establecen guías operativas seguras, las cuales son llevadas y



monitoreadas en todo momento. Cuando existe una variación que supera los límites

establecidos y estas puedan desencadenar algún tipo de riesgo potencial al pozo, como

seguridad del personal y medio ambiente (ganancia en volúmenes en presas, altos

torques, resistencia y arrastre, derrumbes, acumulación de recorte en anular, altos

choques y vibraciones en la sarta, gasificaciones, represionamientos, variación de

parámetros de perforación, control direccional, etc.) se generan alertas operativas.

Figura 9. Alerta Operativa.

Las alertas operativas son enviadas a un grupo de trabajo previamente establecido

(Coordinadores de proyecto, coordinadores de pozo, ingenieros de seguimiento e

ingenieros de pozo) a través de mensaje de texto al teléfono celular y vía correo

electrónico, al cual se le detalla la descripción del evento y el análisis de ingeniería

preventiva. Una alerta operativa ayuda a evitar problemas asociados a la operación, se

toman medidas proactivas en función de optimizar el desempeño a lo largo de todas las

operaciones de un pozo. A continuación se muestra dos ejemplos de emisión de alertas

frente a un posible evento o problema durante la operación del pozo.

Pozo San Ramón 1001 A. Durante la segunda etapa de perforación del pozo, se observó en las plantillas de monitoreo, una caída gradual de 125 psi en la presión de bombeo. Se emite la alerta operativa vía mensaje de texto y correo electrónico al grupo de ingenieros de seguimiento, dando la recomendación de revisar conexión superficial y posterior llevar la sarta a superficie para su inspección. Al recuperar la sarta en superficie, se observó



una fisura en el cuerpo de uno de las Lastrabarrenas, que de haber continuado perforando en dichas condiciones, se hubiera originado un degollamiento.

Pozo Chiquib 1. Durante la tercera etapa de perforación, se observó que la señal de la herramienta LWD, estuvo siendo afectada por altas vibraciones y choques nivel 3 que muestran el sensor de vibraciones, adicionalmente se observa un incremento en el torque que origina paro de rotaria en varias ocasiones. Se emite la alerta operativa, vía mensaje de texto y correo electrónico al grupo de ingenieros en seguimiento, dando la recomendación de llevar la sarta a superficie para su inspección ya que los eventos estaban rebasando los límites establecidos.

Figura 10. Visualización de anomalía y generación de Alerta Operativa.



Figura 11. Visualización de anomalía y generación de Alerta Operativa.

Al recuperar la sarta en superficie, se observó un astillamiento en los dientes de la barrena y ampliador, así como una fractura en la herramienta MWD, producto de los altos choques a los que estuvo sometida la sarta de perforación, de haber continuado perforado, se hubiera originado un pescado en el agujero. Resultados. Desde la creación del Centro de Monitoreo en Tiempo Real a mediados del año 2012 se han obtenido resultados positivos en la perforación de pozos exploratorios del AECST, esta herramienta tecnológica, ayuda considerablemente a finalizar un pozo exitosamente, ya que, genera un enorme valor económico, al reducir los tiempos no productivos, así como también, evitar daños de herramientas y problemas operacionales y de agujero.



Se ha logrado incrementar los tiempos productivos y disminuidos considerablemente los tiempos no productivos.

Gráfico 2. Pozos monitoreados en tiempo real.

Adicionalmente, se ha observado que los metros por día de perforación de los pozos activos durante el 2012, no cumplían con el requerimiento planeado. Gracias a la visualización de los pozos en el CMTR, se han venido incrementado de forma gradual, debido, al seguimiento de las actividades diarias y a la prevención de problemas en el pozo, gracias a alertas operativas oportunas y asertivas en casos donde existen anomalías observadas por los ingenieros monitores y la rápida respuesta de los líderes

Gráfico 1. Distribución de Tiempos de Perforación a partir de la apertura del CMTR.



responsables de la toma de decisiones en el proceso, dando beneficios al proyecto en reducción de costos.

Gráfico 3. Cumplimiento M/D real vs programado de pozos no monitoreados vs pozos monitoreados con el CMTR.

Gráfico 4. Cumplimiento C/M real vs programado de pozos no monitoreados vs pozos monitoreados con el CMTR.

Aunado al cumplimiento, esta información, es realimentada a la parte de diseño de

pozos, con la finalidad de tener una cartera de información amplia y detallada, y a su

vez identificar las áreas de oportunidad y lecciones aprendidas, para una mejora

continua en pozos futuros.

De 15 pozos programados de acuerdo al (POT-1) se entregaron 12 perforados, pero se cumple con el volumen de reservas. Se logró dar seguimiento operativo en Tiempo Real a los 12 pozos perforados.



CIERRE Pmedia (MMBPCE) 2012

AECSTPOT I (2012) REAL STATUS

410 515

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Cumpl.

Prog.

EjecuciónTerra 1DL

66Bricol-201

Rabasa-301

San Ramon

1001

Calicanto-1

Chaya-1A

Jolote-101

30

Sunuapa-401

14

Navegante-1

291Costero-1001

Cardenas-901

La Venta

1001

Teotleco

101

147.4

Mensual 0 1 0 0 1 2 2 1 0 1 4 1

Acum. 0 1 1 1 2 4 6 7 7 8 12 13

˂ 90% 90-95% ˃95%

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

POT-1

2012

25-10-11

¨Prog.

Pozo

Term.

Chaya-1A

Jolote-101

Sunuapa-401

Rabasa-301

La Venta-

1001

Cardenas-901

Navegante-1

Teotleco-101

Jabonero-1

Costero-1001

San Ramón-1001

Muspac-201Cupache-1001 Sen-1001 Axalón-1

Mensual 1 3 2 2 2 2 1 1 1

Acum. 1 4 6 8 10 10 12 13 13 14 15 15

Gráfico 5. Cumplimiento de entrega de pozos e incorporación de reservas.

Conclusiones El CMTR es una herramienta que brinda un punto de convergencia común para la colaboración y el debate entre las diferentes disciplinas de trabajo. La optimización del desempeño en las operaciones de perforación de pozos exploratorios dentro del AECST incorpora la implementación del Centro de Monitoreo en Tiempo Real, que permite pasar de la adquisición y el análisis de los datos, a la acción y toma de decisiones acertadas y oportunas. Dentro del AECST, el monitoreo en tiempo real se está volviendo cada vez mas importante para el manejo del desarrollo y el cumplimiento de la entrega de los pozos en tiempo y costo. Agradecimientos. Los autores agradecen al Activo de Exploración Cuencas del Sureste Terrestre por permitir presentar los resultados obtenidos al incorporar el Centro de Monitoreo en Tiempo Real para la perforación de pozos exploratorios. Referencias. C. Pérez, J.A. Ríos, J.J. Hinojosa 2010. Metodología aplicada para el seguimiento y toma de decisiones en las operaciones de perforación y mantenimiento de pozos en tiempo real. Número de referencia: RE-PP-TC-0001-2010. Documento interno PEMEX.



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