capitulo i

CAPITULO I
EL PROBLEMA
1.
Planteamiento del problema
El gran desarrollo tecnológico experimentado por las grandes potencias
industriales, ha traído como consecuencia, la creación de un mercado muy
competitivo entre los diferentes países exportadores de gas y petróleo. Ante
tal situación, las diferentes industrias que integran a estos países, buscan
mejoras en sus procesos de producción, a través del empleo de equipos y
maquinarias de nueva tecnología.
En la actualidad, los distintos países dependen del petróleo y sus
productos; la estructura física y la forma de vida de las aglomeraciones
periféricas que rodean las grandes ciudades son posibles gracias a un
suministro de petróleo relativamente abundante y barato. Sin embargo, en
los últimos años ha descendido la disponibilidad mundial de esta materia, y
su costo relativo ha aumentado.
La economía venezolana se basa principalmente en la explotación del
petróleo y sus derivados; por lo consiguiente la producción de petróleo crudo
5
6
y refinado impulsa la economía nacional y supone casi el 80% de los
ingresos del país por exportación.
Sobre las bases de ideas expuestas el factor principal que determina el
desarrollo de una empresa es la calidad de sus productos o servicios, por lo
que el mercado cambiante, la competitividad y las exigencias cada vez
mayores
de
los
clientes
conllevan
a
que
las
empresas
realicen
transformaciones en su estructura que garanticen la permanencia en el
mercado.
La industria petrolera venezolana, es la corporación que se encarga de
llevar adelante actividades en materia de exploración, explotación y
producción de los yacimientos que se encuentran a lo largo y ancho del
territorio nacional. En Venezuela los programas de explotación masiva han
ocasionado una disminución de las presiones de yacimiento en las diferentes
áreas operacionales del país, lo que ha hecho necesario el uso intensivo de
métodos de Levantamiento Artificial, tales como por inyección de gas (Gas
Lift), por bombeo electrosumergible (BES), por bombeo de cavidad
progresiva (BCP), bombeo mecánico, bombeo hidráulico, bombeo tipo jet y
pistón mecánico.
El método de levantamiento artificial por inyección de gas (Gas Lift) tiene
como principio fundamental levantar el fluido desde el yacimiento hacia la
superficie, mediante inyección de gas, generalmente en el casing, lo que
permite que el fluido ascienda y llegue a la superficie con suficiente energía.
7
Existe un ciclo básico de producción de crudo y gas que comprende
varias fases. La primera de estas fases es la de inyección de gas en los
pozos, este proviene de una planta compresora, las cuales lo suministran
directamente a múltiples de levantamiento artificial por gas (MLAG) y de
estos directamente a los pozos, o a múltiples de alta presión (MAP) y de
estos, van hacía los múltiples de levantamiento artificial por gas (MLAG) y de
allí a los pozos a alta presión para levantar el crudo que esta alojado en el
yacimiento, de allí se extrae una mezcla de crudo y gas (el gas incluye al gas
de formación y de levantamiento), esta mezcla de hidrocarburos va a las
estaciones de flujo en donde se separa y el crudo se envía a un patio de
tanques donde se almacena, mientras que el gas ingresa a un sistema de
recolección que lo lleva nuevamente hasta la planta compresora para
reutilizar una parte del mismo en el proceso de levantamiento por inyección y
el resto se utiliza en otras actividades de interés para la industria.
El sistema de distribución de gas de alta presión de la segregación Rosa
Mediano, cuenta con 34 múltiples de inyección y 2 múltiples de distribución
(TJ-4-1 y TJ-4-3), que llevan el gas que sale desde las plantas compresoras
TJ-3 y TJ-4 y del Múltiple de Alta Presión MAP TJ-320, a los pozos que
producen con el mencionado método.
De acuerdo a la fuente de suministro de gas, el sistema de levantamiento
artificial de la segregación Rosa Mediano se encuentra dividida en tres redes
claramente diferenciadas: el anillo de PC TJ-3, conformado por doce (12)
8
múltiples y el anillo de PC TJ-4 y el anillo del MAP TJ-320, conformado cada
uno por once (11) múltiples de inyección.
En el sistema de distribución de gas de alta presión de la segregación
Rosa Mediano, eventualmente se presentan situaciones generadoras de
inestabilidad tales como paros de plantas compresoras y filtraciones en las
líneas principales de la distribución de gas; al ocurrir dichos eventos
comienza a observarse una disminución considerable en las presiones de los
múltiples de levantamiento artificial por gas (MLAG), los cuales deben
mantener un rango de operación entre 1100 y 1300 psi para así lograr una
inyección de gas óptima.
Al presentarse los problemas descritos anteriormente, se deben tomar
acciones por el operador de la sala de control para así redireccionar el gas a
través de las válvulas asociadas a las líneas de alimentación de los MLAG
afectados, tal como es el caso de la línea troncal MLAG T-3-02/MLAG TJ-303; al quedar la toma de decisiones bajo la discrecionalidad del operador se
pueden presentar errores humanos trayendo como consecuencia una
descompensación en el sistema y a su vez producción diferida, la cual no es
más que una baja en la producción, derivada (en este caso) de la
imposibilidad que algunos pozos tienen de levantar el crudo desde el
yacimiento.
Las técnicas de inteligencia artificial han brindado una alternativa a la
computación clásica, para aquellos problemas, en los cuales los métodos
tradicionales no han entregado resultados muy convincentes, o poco
9
convenientes, razón por la cual se recomienda utilizar la supervisión
inteligente basado en lógica difusa para la distribución de gas de la línea
troncal (LT) MLAG T-3-02/MLAG TJ-3-03, ya que es una técnica que
combina las variables de entrada, definidas en términos de conjuntos difusos,
por medio de reglas que producen uno o varios valores de salidas,
proporcionando la posibilidad de distribución de inteligencia a nivel del
proceso para la toma de decisiones de manera local, minimizando así el
tiempo de respuesta de las tareas de supervisión, lo cual se encuentra dentro
de la línea de investigación de la maestría concerniente al control inteligente.
2. Formulación del problema
¿Se podrá a través de un sistema de supervisión inteligente basado en
lógica difusa mejorar la distribución de gas de la Línea Troncal MLAG T-302/MLAG TJ-3-03?
3. Objetivos de la investigación
3.1 Objetivo General:
• Desarrollar un sistema de supervisión inteligente basado en lógica
difusa para mejorar la distribución de la Línea Troncal (LT) MLAG T-302/MLAG TJ-3-03.
10
3.2 Objetivos Específicos:
• Diagnosticar el sistema de distribución de gas de alta presión de la
segregación Rosa Mediano.
• Identificar las variables y escenarios generadores de inestabilidad en
el sistema de distribución de gas de alta presión de la segregación Rosa
Mediano.
• Modelar matemáticamente el comportamiento de la distribución de
gas a través de la LT MLAG T-3-02/MLAG TJ-3-03.
• Desarrollar el control difuso para la LT MLAG T-3-02/MLAG TJ-3-03.
• Validar el sistema de control difuso mediante simulación.
4. Justificación de la investigación.
El estudio de las diferentes técnicas de inteligencia artificial tiene n gran
importancia
para
la
industria
petrolera
debido
a
su
innovación,
específicamente en la segregación Rosa Mediano, ya que en esta área el
direccionamiento del gas depende de la discrecionalidad de un operador y a
través de dichas técnicas se lograría obtener una metodología para el
desarrollo de un sistema inteligente que permitiría la regulación del proceso
durante contingencias presentadas.
11
Desde el punto de vista económico, la propuesta de un sistema de
supervisión inteligente
basado
en
técnicas
de
inteligencia
artificial,
específicamente lógica difusa, es una alternativa para solucionar aquellos
problemas presentados en la distribución de gas (paros de planta o fallas en
las líneas principales) a través del mejoramiento de la inyección de gas, ya
que
contribuye
con
la
recuperación eficiente de las reservas de
hidrocarburos, debido a que alarga la vida útil del yacimiento, debido a que
las constantes despresurizaciones de este, causan daños irreversibles,
además de cumplir así con los objetivos volumétricos de producción
establecidos por el departamento de yacimiento acorde con la rentabilidad
exigida en los planes corporativos, haciendo uso eficaz de los recursos
materiales y financieros disponibles.
Desde el punto de vista operacional, es de vital importancia para la
segregación Rosa Mediano desarrollar una metodología que permita
detectar, corregir y prevenir las fallas presentes en dichos procesos con la
finalidad de mantener la continuidad operativa de la red de distribución de
gas de alta presión de una manera eficiente disminuyendo así las
desviaciones presentes; todo esto con la finalidad de mejorar los procesos
que finalmente determinan el comportamiento de producción de los
yacimientos inyectados.
Desde el punto de vista tecnológico, significa continuar con el objetivo de
ir a la par con el avance a nivel mundial de las herramientas computacionales
12
inteligentes, manteniendo la eficiencia operacional y confiabilidad en los
procesos industriales.
5. Delimitación de la investigación.
El estudio se desarrolló en el área de Ingeniería de Control y
Automatización de Procesos, específicamente en la línea de investigación
de Control Inteligente , haciéndose referencia a la supervisión inteligente
basado en lógica difusa.
Esta investigación se desarrolló en la Universidad Privada Dr. Rafael
Belloso Chacín, en la ciudad de Maracaibo, estado Zulia. El período de
duración de la misma estuvo
comprendido en el lapso desde el mes de
septiembre de 2008 hasta el mes de julio de 2012.