“ DEFINICIÓN DE LA ARQUITECTURA DEL CENTRO DE CONTROL DE LA UNIDAD DE
EXPLOTACIÓN DE YACIMIENTOS BARINAS DE PDVSA SUR”
Autor: Sonia E. Duarte P. Tutor académico: Edgar Chacón Tutor industrial: José Salazar
Proyecto de Grado presentado ante la ilustre Universidad de los Andes como Requisito Final para Optar al Título de Ingeniero de Sistemas.
Universidad de los Andes Facultad de ingeniería
Escuela de ingeniería de sistemas (Febrero, 2002)
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
PDVSA
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
ii
RESUMEN
Actualmente en todas las Unidades de Explotación de Yacimientos (U.E.Y.) de
PDVSA se trabaja en materia de avance tecnológico, lo que dio origen a un plan maestro de
automatización, cuya implantación de la automatización integrada subsuelo – superficie
(AI2S), requiere del establecimiento de una arquitectura de equipos, sistemas y
aplicaciones que garanticen la operación eficiente de las soluciones asociadas con la
gerencia integrada de yacimientos y que permita adaptarse a los cambios que se generen en
los procesos de producción como consecuencia de la evolución hacia la unidad de
explotación de yacimientos del futuro, y los cambios que se presenten en materia de
incorporación de tecnologías de automatización.
En consecuencia se requiere de la conceptualización de la arquitectura de la sala de
control de la unidad de explotación de yacimientos de Barinas basada en las necesidades y
requerimientos de información, con la implantación de elementos necesarios para brindar
soluciones integradas de optimización y gerencia de yacimientos, por lo que incluye
elementos físicos (como por ejemplo: redes, servidores, telecomunicaciones, interfaz de
usuario) y elementos funcionales o lógicos (tales como: aplicaciones, flujo de datos e
información, esquema de integración y de operación, repositorios, mantenimiento).
Se plantea: la arquitectura de la sala de control, cuya conceptualización está basada
en formatos desarrollados en los que se plasman las necesidades de la U.E.Y-B. El diseño
de la infraestructura del centro de control y análisis de ubicación del centro.
DESCRIPTORES COTA
Automatización *
Redes de computadoras T59.5D83
Arquitectura
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
iii
GLOSARIO
1. FODA, significa fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas. Análisis que nos
permite conocer cuales son las características que enmarcan el problema, para
posteriormente desarrollar una solución.
2. SCADA, significa Supervisory Control and Data Adquisition, esto quiere decir,
supervisión, control y adquisición de datos.
Son sistemas software que permiten que un usuario pueda, desde una sala de
control, recoger datos de uno o varios dispositivos remotos y/o enviar instrucciones de
control a dichos dispositivos.
3. El proyecto factible, consiste en la elaboración de una propuesta, de un modelo
operativo viable o una solución posible a un problema tipo práctico, para satisfacer
necesidades de una institución o grupo social. La propuesta debe tener apoyo, bien sea de
una investigación de campo, o una de tipo documental y puede referirse a la formulación de
políticas, programas, tecnologías o procesos.
4. Investigación de campo, se refiere al análisis sistemático de problemas con el propósito
de describirlos, explicar sus causas y efectos, entender su naturaleza y factores
constituyentes o predecir su ocurrencia. Los datos de interés son recogidos en forma directa
de la realidad por el propio estudiante; en este sentido se trata de investigaciones a partir de
datos originales o primarios. UPEL (1998:5)
5. Investigación documental, aquella que se basa en la obtención y análisis de datos
provenientes de materiales impresos u otros de documentos.
6. Visualización de implementación, se requiere a la forma en que se operara para llevar a
cabo la propuesta planteada, para ello se cuenta con lineamientos corporativos en donde se
establece que el proyecto debe llevarse a cabo por estadios tecnológicos.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
iv
7. CENTINELA, Es el repositorio histórico de datos de producción. Se almacenan los
datos con la finalidad de monitorear los parámetros de comportamiento de producción.
8. IPR, significa índice de productividad. Es la variable que permite medir cual es la
productividad del pozo.
9. PD, significa producción diferida. Es la variable que emite diariamente operaciones de
producción, donde se reporta cual fué la pérdida de producción del día.
10. PT, significa producción total. Es la variable que emite diariamente operaciones de
producción, donde se reporta cual fué la producción total del día.
11. RTU, Significa unidades terminales remotas. Son unidades encargadas de adquirir los
datos de los dispositivos de campo (instrumentación), para posteriormente transmitirlas al
centro de control. Son sistemas de adquisición de datos, tal como su nombre lo indica, se
encargan de recoger las variables que están siendo medidas en campo (a través de sensores
y transmisores), de ejecutar lazos de control, y de enviar estas señales hacia una sala de
control, en donde se realizarán algunos otros análisis importantes donde estas variables se
vean involucradas.
12. Pozo consciente, significa que el pozo es inteligente. Quiere decir que gracias a la
nueva tecnología el pozo, se auto diagnóstica, auto regula y auto controla.
13. Conciencia colectiva, Significa que al contarse con pozos conscientes, todos los
equipos tienen conocimiento de lo que ocurre en los procesos, lo que permitirá menos
dependencia de supervisión de los procesos por parte de los departamentos encargados de
mantener la producción.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
v
14. DNP3, es un protocolo de comunicación por capas. El DNP realiza esencialmente las
funciones básica del SCADA: inicialización, interrogación, información por anomalías,
sincronización del reloj, salidas del control y del punto de ajuste, congelación de datos,
transferencia de datos, etc.
15. TCP/IP, es un protocolo que proporciona transmisión fiable de paquetes de datos sobre
redes. El nombre TCP / IP Proviene de dos protocolos importantes de la familia, el
Transmission Contorl Protocol (TCP) y el Internet Protocol (IP).
16. PI, significa InfoPlus. Es un repositorio histórico de datos. Permite almacenar grandes
cantidades de datos.
17. RCP, significa red de control de procesos. Es la red que permite el control de los
procesos en las instalaciones.
18. PLC, significa controlador lógico programable. Son dispositivos encargados de realizar
secuencias de control y de enviar la señal adecuada a los elementos finales de control para
así completar los lazos de control.
19. DCS (distributed control systems), significa sistemas de control distribuido. El
Sistema de control Distribuído, unirá a la instrumentación del campo electrónica y a otros
dispositivos como PLC, de supervisión y computadoras de optimización, etc. vía los
sistemas de interfaz de comunicación.
20. MBFPD, significa miles de barriles de fluido por día. Es la cantidad de fluido (agua,
gas y crudo) que se produce por día.
21. BNPD, significa barriles netos por día. Es la cantidad de crudo que se genera y que se
envía a patios de tanque.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
vi
22. Rasterizan, se entiende por rasterizar al proceso de digitalización de documentos, que
posteriormente son almacenados en carpeta de pozo. Ésta última es el archivo de PDVSA
SUR.
23. RA/RC, significa reacondicionamientos de pozos. Es una tarea de mayores
proporciones y alcance que el mantenimiento, la estimulación o la limpieza corrientes. Lo
que quiere decir que se le realiza un tratamiento especial a los pozos para que se mantenga
la producción.
24. Fieldbus, es un protocolo de comunicación de campo. Funciona completamente de
manera digital. utilizado para medición industrial y aplicaciones de control.
Un protocolo es un conjunto de reglas que aseguran una transmisión ordenada de
información útil entre dos o mas dispositivos.
25. Puntos del centro de control, representan cada una de las variables que llegan al
centro de control y que serán medidas, supervisadas y controladas por el sistema SCADA.
Cada punto representa una variable. El comportamiento de la variable, es almacenada en
forma de Tags (etiqueta). Esto no quiere decir que la cantidad de puntos no varía, ya que el
histórico se irá almacenando en la misma variable.
26. HMI, significa interfaz hombre – máquina. Es el sistema que permite la visualizacón de
la información.
27. Nodo, se refiere a todos los servidores que están conectados a la red de control de
procesos.
28. Nodo maestro, se refiere a los servidores Scada o servidores en tiempo real. Son los
encargados de adquirir la información (actualización de los datos de campo) y
posteriormente almacenarla en el servidor de datos histórico.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
vii
29. Nodo de respaldo, se refiere a los servidores de respaldo de los servidores Scada. Son
los servidores encargados de darle mayor confiabilidad al sistema de adquisición de datos,
permitiendo disminuir la criticidad de los procesos. Los mismos se activarán en el momento
que ocurre una falla de comunicación en los servidores Scada, lo que conduce a que la
adquisición de los datos no se verá afectada.
30. Nodo View, significa que además de ser un nodo de respaldo, permite utilizarse para la
supervisión y control de los procesos.
31. Nómina contra actual, significa que el personal contratado deberán tener como grado
de instrucción mínima técnicos superiores.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
viii
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y METODOLOGIA DE
SOLUCION ................................................................................................................... 5
1.1. EL PROBLEMA ................................................................................................ 6
1.2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 10
1.2.1. Objetivo general ............................................................................................ 10
1.2.1. Objetivos específicos .................................................................................... 10
1.3. JUSTIFICACION ............................................................................................... 11
1.4. ALCANCE .......................................................................................................... 11
1.5. ANTECEDENTES ............................................................................................. 11
1.6. METODOLOGIA DE SOLUCION ................................................................... 12
1.6.1. Diseño de la investigación ............................................................................ 12
1.6.1.1. Revisión documental ............................................................................... 13
1.6.1.2. Desarrollo de formatos, entrevistas y visitas a centros ........................... 13
1.6.2. Área de la investigación ................................................................................ 14
1.6.3. Fases de la investigación ............................................................................... 14
1.6.3.1. Chequeos a centros de control ................................................................ 15
1.6.3.2. Diagnóstico de la situación actual .......................................................... 15
1.6.3.3. Definición de los requisitos para el diseño del centro de control ........... 16
1.6.3.4. Evaluación de la alternativa .................................................................... 16
1.6.3.5. Diseño de la arquitectura del centro de control ...................................... 17
1.6.3.6. Desarrollo de la documentación ............................................................. 17
CAPITULO II. BASES TEORICAS .......................................................................... 19
2. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 20
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
ix
2.1. ARQUITECTURA DE AUTOMATIZACIÓN .................................................. 20
2.1.1. Iluminación del yacimiento .......................................................................... 22
2.1.2. Instrumentación y control en superficie ........................................................ 23
2.1.3. Aplicaciones de AI2S ................................................................................... 24
2.1.4. Ambientes de supervisión y control, optimización, logística y
modelado del proceso de explotación de yacimiento ................................... 24
2.1.5. RTU inteligentes ........................................................................................... 25
2.1.6. Red integradora ............................................................................................. 25
2.2. ESTADIOS TECNOLÓGICOS AI2S ................................................................ 25
2.2.1. Estadio I de AI2S .......................................................................................... 27
2.2.2. Estadio II de AI2S ......................................................................................... 28
2.2.3. Estadio III de AI2S ....................................................................................... 29
2.3. TECNOLOGÍA DE INFORMACIÓN Y COMUNICACIONES ...................... 30
2.4. ELEMENTOS DE LA ARQUITECTURA ........................................................ 31
2.5. ESQUEMÁTICO DE OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN ....................... 34
2.6. TENDENCIAS DEL SISTEMA SCADA ....................................................... 35
2.6.1. Avances hacia nuevas tecnologías ............................................................. 35
2.7. CONCEPTUALIZACIÓN DE ELEMENTOS CONSIDERADOS ................... 41
2.7.1. Sala de control .............................................................................................. 41
2.7.2. Repositorios o bases de datos ....................................................................... 41
2.7.3. Scada ............................................................................................................. 41
2.7.4. Servidores ..................................................................................................... 42
2.7.5. Requisitos de redes ....................................................................................... 42
2.7.5.1. Requisitos generales de la red de control de procesos ............................ 42
2.7.5.2. Requisitos de tiempo real ........................................................................ 43
2.7.5.3. Requisitos del medio ambiente ............................................................... 45
2.8. MEDIOS DE COMUNICACIÓN DE LA INFORMACIÓN ............................ 46
2.8.1. Par trezado unshielded .................................................................................. 47
2.8.2. Pares trezados escudados .............................................................................. 47
2.8.3. Cable coaxial ................................................................................................. 47
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
x
2.8.4. Fibra óptica ................................................................................................... 48
2.9. EXTENSIÓN ...................................................................................................... 48
2.9.1. Red LAN ....................................................................................................... 48
2.9.2. Red MAN ...................................................................................................... 49
2.9.3. Red WAN ..................................................................................................... 49
2.10. PROTOCOLOS DE BAJO NIVEL .................................................................. 49
2.10.1. Ethernet ....................................................................................................... 50
2.10.2. Tipos de ethernet ......................................................................................... 50
2.11. EQUIPOS DE RED .......................................................................................... 52
2.11.1. Equipos de red ............................................................................................ 52
2.11.2. Switch ......................................................................................................... 53
2.11.3. Router .......................................................................................................... 53
2.11.4. Servidores terminales e impresoras ............................................................ 53
CAPITULO III. EVALUACION Y DIAGNOSTICO DE LA SITUACION
ACTUAL ....................................................................................................................... 54
3. INTRODUCCION ..................................................................................................... 54
3.1. PROCESOS INVOLUCRADOS EN LA AUTOMATIZACION ...................... 55
3.1.1. Procesos de la Unidad de Explotación de Yacimientos de Barinas .............. 56
3.1.1.1. Macro procesos involucrados en producción .......................................... 56
3.1.1.1.1. Sub procesos asociados a los procesos de Extracción, Tratamiento
y Mantenimiento ............................................................................... 57
3.1.1.2. Sub procesos involucrados en la automatización de la U.E.Y-B ............. 58
3.1.1.3. Relación entre Departamentos y superintendencias ................................ 59
3.2. VARIABLES GENERALES MEDIDAS DE LOS POZOS .............................. 59
3.3. VARIABLES GENERALES MEDIDAS DE LAS ESTACIONES DE
FLUJO ............................................................................................................... 60
3.3.1. Sub procesos asociados ................................................................................. 60
3.4. VARIABLES GENERALES MEDIDAS DE LOS EFLUENTES .................... 61
3.4.1. Sub procesos asociados ................................................................................. 62
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xi
3.5. INFRAESTRUCTURA Y PRODUCCION ASOCIADA EN LAS
INSTALACIONES DE LA UNIDAD DE EXPLOTACION
DE BARINAS ..................................................................................................... 62
3.5.1. Estaciones de flujo y efluentes ...................................................................... 62
3.5.1.1. Estación de flujo Silvan .......................................................................... 63
3.5.1.2. Estación de flujo Sinco D ....................................................................... 65
3.5.1.3. Estación de flujo Mingo .......................................................................... 66
3.5.1.4. Estación de flujo Silvestre ...................................................................... 68
3.5.1.5. Estación de flujo Palmita ........................................................................ 69
3.5.1.6. Sub - estación de flujo Borburata ........................................................... 70
3.5.1.7. Estación de flujo Sinco A, Sinco B y Sinco C ........................................ 71
3.5.1.8. Pozos ....................................................................................................... 72
3.6. DIAGNOSTICO GENERAL DE LAS PLARAFORMAS EXISTENTES
COMO SOPORTE A BASE DE DATOS DE PRODUCCION ......................... 74
3.6.1. Centinela ....................................................................................................... 74
3.6.2. Finder ............................................................................................................ 74
3.6.3. OFM (Oil Field Manager) ............................................................................. 75
3.6.4. DFW (Dimms for Windows) ........................................................................ 75
3.7. FLUJO DE DATOS AMBIENTE INTEGRADO DE PDVSA – SUR .............. 75
3.7.1. Almacenamiento de información .................................................................. 78
3.7.1.1. Flujo de datos para ingeniería, proyectos, estudios, monitoreo, gestión
sigemap y OFW ...................................................................................... 78
3.8. SITUACION GENERAL DE ADQUISICION DE LA INFORMACION EN
LA UNIDAD DE EXPLOTACION DE YACIMIENTOS DE BARINAS ....... 82
3.8.1. Procedimientos actuales de adquisición de datos de los procesos en
producción .................................................................................................... 82
3.8.1.1. Variables de muestras y pruebas de producción ..................................... 83
3.9. MODELADO DE LOS PROCESOS PARA OBTENCION DE LA
INFORMACION .............................................................................................. 85
3.9.1. Flujograma de los departamentos involucrados y la relación entre ellos ..... 85
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xii
3.9.2. Procedimientos Actuales ............................................................................... 86
CAPITULO IV. DEFINICION DE LAS NECESIDADES DE INFORMACION
PARA EL CENTRO DE CONTROL ................................................. 94
4. INTRODUCCION ..................................................................................................... 95
4.1. PROCESOS DEL AREA DE BARINAS ........................................................... 95
4.2. DEFINICION DE LOS PARAMETROS Y VARIABLES A MEDIR .............. 95
4.3. APLICACIONES Y SOLUCIONES DE AUTOMATIZACION VS
NECESIDADES DE INFORMACION .............................................................. 97
4.3.1. Pozos ............................................................................................................. 98
4.3.2. Estaciones de flujo ........................................................................................ 102
4.3.3. Facilidades eléctricas .................................................................................... 106
CAPITULO V. DESARROLLO DE LA PROPUSTA DE LA ARQUITECTURA
DEL CENTRO DE CONTROL ............................................................... 107
5. INTRODUCCION ..................................................................................................... 108
5.1. FUNCIONALIDAD DEL CENTRO DE CONTROL ....................................... 108
5.2. OBTENCION DE LA INFORMACION ........................................................... 109
5.2.1. Determinación de los puntos para el centro de control ................................. 111
5.2.1.1. Obtención de números de pozos ............................................................. 111
5.2.1.1.1. Pozos activos por campo ................................................................... 111
5.2.1.1.2. Pozos que se predicen perforar ......................................................... 112
5.2.1.2. Calculo de puntos .................................................................................... 113
5.2.1.2.1. Pozos ................................................................................................. 113
5.2.1.2.2. Estaciones de flujo ............................................................................ 114
5.2.1.2.3. Efluentes ........................................................................................... 115
5.2.2. Total de puntos .............................................................................................. 115
5.2.3. Servidores ..................................................................................................... 116
5.2.3.1. Servidores de entrada y salida (servidores SCADA) .............................. 116
5.2.3.2. Servidores de datos históricos (base de datos operacional) .................... 116
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xiii
5.2.3.3. Servidor de aplicaciones ......................................................................... 117
5.2.3.4. Servidores web ........................................................................................ 117
5.2.4. Base de datos corporativa ............................................................................. 117
5.2.4.1. Manejador de bases de datos .................................................................. 118
5.2.5. Sistema operativo de los servidores .............................................................. 118
5.3. PROPUESTAS DE VISUALIZACION DE LA INFORMACION PARA LA
SUPERVISION Y CONTROL DE LOS PROCESOS ....................................... 119
5.3.1. Elaboración del formato ................................................................................ 119
5.3.1.1. Por proceso ............................................................................................. 119
5.3.1.2. Por área geográfica ................................................................................. 120
5.3.2. Resultados del formato ................................................................................. 120
5.4. ESQUEMA DE VISUALIZACION DE LA ESTRUCTURACION DE LAS
OPERACIONES SEGÚN RESULTADOS DEL FORMATO .......................... 120
5.4.1. Manejo de la información ............................................................................. 121
5.4.2. Interfaz hombre – máquina ........................................................................... 121
5.4.2.1. Esquema general de interfaz ................................................................... 122
5.4.2.1.1. Interfaz .............................................................................................. 123
5.4.2.1.2. Scheduler .......................................................................................... 124
5.4.2.1.3. Reportes ............................................................................................ 124
5.5. SISTEMA DE RESPALDO DE PROCESOS .................................................... 125
5.5.1. Análisis de sistemas de redundancia ............................................................. 125
5.5.1.1. Propuesta 1 de respaldo .......................................................................... 128
5.5.1.2. Propuesta 2 de respaldo .......................................................................... 130
5.6. ARQUITECTURA PROPUESTA DEL SISTEMA SCADA ............................ 132
5.6.1. Esquema general del protocolo de comunicación de campo al centro de
control ........................................................................................................... 133
5.6.1.1. Esquemático de transmisión ................................................................... 133
5.6.1.2. Equipos y dispositivos en el centro de control ....................................... 134
5.6.1.2.1. Sala de control de operaciones .......................................................... 134
5.6.1.2.2. Sala de desarrollo de ingeniería de automatización .......................... 135
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xiv
5.6.1.2.3. Centro de cableado y redes ............................................................... 136
CAPITULO VI. ESTRATEGIA DE INFRAESTRUCTURA DEL CENTRO
DE CONTROL .................................................................................. 142
6. INTRODUCCION ..................................................................................................... 143
6.1. ASPECTOS GENERALES DEL CENTRO DE CONTROL ............................ 143
6.2. PLANTEAMIENTO DEL DISEÑO PARA EL CENTRO DE
CONTROL .......................................................................................................... 144
6.2.1. Tamaño ......................................................................................................... 144
6.2.1.1. Sala de control y supervisión de operaciones ......................................... 144
6.2.1.1.1. Número de equipos ........................................................................... 145
6.2.1.1.1.1. Consolas de operaciones ............................................................. 145
6.2.1.1.1.2. Máquina administrativa .............................................................. 145
6.2.1.1.1.3. Procesos y cantidad de señales ................................................... 145
6.2.1.2. Sala de desarrollo de ingeniería de automatización ................................ 146
6.2.1.3. Sala de cableado y redes ......................................................................... 146
6.2.1.4. Sala de laboratorio .................................................................................. 147
6.2.1.5. Área de cocina ........................................................................................ 147
6.2.1.6. Área de oficina ........................................................................................ 147
6.2.2. Seguridad (ventanas, puertas, pisos, paredes y techo) .................................. 147
6.2.3. Personal, baños, cocina, depósitos, lockers .................................................. 148
6.2.3.1. Personal ................................................................................................... 148
6.2.3.2. Baños, cocina, depósitos, lockers ........................................................... 149
6.2.4. Mobiliario ..................................................................................................... 149
6.2.5. Ambiente confortable ................................................................................... 150
6.3. DESARROLLO DE LA PROPUESTA DEL DISEÑO DEL CENTRO DE
CONTROL .......................................................................................................... 150
6.3.1. Diseño del centro de control ......................................................................... 150
6.3.2. Plano del centro de control ........................................................................... 152
6.3.2.1. Dimensiones consideradas ...................................................................... 154
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xv
6.4. ANALISIS PARA UBICACIÓN DEL CENTRO DE CONTROL ................... 154
6.4.1. Variables de decisión .................................................................................... 154
6.4.2. Encuestas ...................................................................................................... 155
6.4.3. Matriz de evaluación ..................................................................................... 155
6.4.4. Jerarquización de acuerdo a resultados obtenidos, según ponderación
del personal involucrado ............................................................................. 156
6.4.5. Clasificación de las variables de decisión de acuerdo a promedios
obtenidos .................................................................................................... 157
6.4.5.1. Clase A .................................................................................................... 157
6.4.5.2. Clase B ................................................................................................. 157
6.4.5.3. Clase C ................................................................................................. 157
6.4.6. Porcentajes que aportan cada variable .......................................................... 158
6.4.7. Análisis de la situación actual de los posibles lugares de ubicación ............ 158
6.4.8. Análisis general de la situación .................................................................... 160
6.4.9. Resultados finales del análisis de ubicación del centro ................................. 164
RESULTADOS ESPERADOS ....................................................................................... 166
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 172
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .......................................................................... 176
ANEXOS ....................................................................................................................... 178
ANEXOS 1. SISTEMA SCADA PARA ADQUISICION DE DATOS ....................... 179
ANEXOS 2. PERSONAL, REPORTES Y PROCEDIMIENTOS DEL CENTRO
DE CONTROL ......................................................................................... 198
ANEXOS 3. PROCESOS Y VARIABLES A MEDIR ................................................. 208
ANEXOS 4. FORMATOS PARA DEFINIR LA ESTRUCTURACION DE LAS
OPERACIONES ....................................................................................... 237
ANEXOS 5. FORMATOS PARA UBICACIÓN DEL CENTRO DE CONTROL ...... 242
ANEXOS 6. CARACTERIZACION DE LOS ASPECTOS GENERALES PARA
EL DISEÑO DEL CENTRO DE CONTROL .......................................... 244
ANEXOS 7. PLANTILLAS A EMPLEAR POR LOS OPERADORES ..................... 255
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xvi
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1. Modelo integral de productividad ........................................................................ 20
Fig. 2. Transformaciones en el proceso de gerencia integrada de Yacimiento ................ 21
Fig. 3. Funcionalidad de la arquitectura integrada subsuelo superficie ........................... 22
Fig. 4. Estadios tecnológicos de AI2S................................................................. ............. 27
Fig. 5. Pirámide de automatización .................................................................................. 34
Fig. 6. Etapas de la concepción del sistema Scada ......................................................... ... 36
Fig. 7. Esquema de nuevas tendencias del sistema Scada ................................................ 39
Fig. 8. Relación entre sistemas, hacia la integración ........................................................ 40
Fig. 9. Procesos de la unidad de explotación de yacimientos Barinas ............................ 56
Fig. 10. Procesos de producción ....................................................................................... 57
Fig. 11.Esquema de obtención de datos de efluentes ....................................................... 61
Fig. 12. Estaciones de flujo de la unidad de explotación Barinas .................................... 72
Fig. 13. Flujo ambiente integrado ..................................................................................... 77
Fig. 14. Diagrama de flujo para muestras y pruebas de producción ................................ 83
Fig. 15. Representación gráfica de pruebas de producción ............................................. 84
Fig. 16. Relación entre procesos ...................................................................................... 85
Fig. 17. Consolas de operación ........................................................................................ 120
Fig. 18. Área, campos de Barinas ..................................................................................... 122
Fig. 19. Interfaz representativa ......................................................................................... 123
Fig. 20. Representación scheduler .................................................................................... 124
Fig. 21. Representación de reportes ................................................................................. 124
Fig. 22. Propuesta 1 de respaldo del Scada ..................................................................... 128
Fig. 23. Propuesta 2 de respaldo del sistema ................................................................... 130
Fig. 24. Arquitectura propuesta del sistema Scada .......................................................... 132
Fig. 25. Plano del centro de control .................................................................................. 152
Fig. 26. Levantamiento del plano del centro de control ................................................... 153
Fig. 27. Gráfico de las medidas obtenidas ........................................................................ 156
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xvii
Fig. 28. Gráfico de porcentajes ........................................................................................ 158
Fig. 29. Gráfica de los resultados en porcentajes ............................................................. 165
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xviii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Producción asociada a la estación Silvan ........................................................... 63
Tabla 2. Infraestructura estación Silvan ........................................................................... 64
Tabla 3. Producción asociada a la estación Sinco D ........................................................ 65
Tabla 4. Infraestructura estación Sinco D... ..................................................................... 65
Tabla 5. Producción asociada a la estación Mingo .......................................................... 67
Tabla 6. Infraestructura estación Mingo ........................................................................... 67
Tabla 7. Producción asociada a la estación Silvestre ....................................................... 68
Tabla 8. Infraestructura estación Silvestre ....................................................................... 68
Tabla 9. Producción asociada a la estación Palmita ......................................................... 69
Tabla 10. Infraestructura estación Palmita ....................................................................... 69
Tabla 11. Infraestructura sub-estación Borburata ............................................................ 70
Tabla 12. Infraestructura sub-estación Sinco A, B y C .................................................... 71
Tabla 13. Distribución de pozos en los campos ............................................................... 73
Tabla 14. Integración datos pozos – operaciones de producción ..................................... 87
Tabla 15. Integración datos pozos – optimización ........................................................... 88
Tabla 16. Integración datos pozos – yacimientos, estudios integrados ............................ 89
Tabla 17. Integración datos pozos y estaciones de flujo – tratamiento ............................ 90
Tabla 18. Integración datos estaciones de flujo – operaciones de producción ................. 91
Tabla 19. Integración datos estaciones de flujo-operaciones de producción e
infraestructura ................................................................................................... 92
Tabla 20. Integración datos pozos, estaciones de flujo y efluentes - gerencia ................. 93
Tabla 21. Propuesta de desarrollo de los pozos ............................................................... 98
Tabla 22. Propuesta de desarrollo de las estaciones de flujo .......................................... 102
Tabla 23. Propuesta de desarrollo de facilidades eléctricas ............................................ 106
Tabla 24. Pozos activos .................................................................................................... 111
Tabla 25. Pozos preseleccionados para automatizar considerando predicciones ............. 112
Tabla 26. Predicciones de pozos a perforar ...................................................................... 113
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
xix
Tabla 27. Pozos preseleccionados a automatizar considerando predicciones .................. 113
Tabla 28. Pozos preseleccionados para automatizar sin considerar predicciones ............ 114
Tabla 29. Puntos de base de datos, considerados por estación de flujo ........................... 114
Tabla 30. Puntos de base de datos, considerados de los efluentes por estación de flujo . 115
Tabla 31. Total de puntos de base de datos ...................................................................... 115
Tabla 32. Especificaciones técnicas del cableado ............................................................ 141
Tabla 33. Rango de los elementos para la calidad del interior del centro ........................ 150
Tabla 34. Matriz de evaluación para ubicación del centro de control .............................. 155
Tabla 35. Promedios de las ponderaciones del personal .................................................. 156
Tabla 36. Evaluación de las áreas de las variables clase A .............................................. 161
Tabla 37. Evaluación de las áreas de las variables clase B .............................................. 161
Tabla 38. Evaluación de las áreas de las variables clase C .............................................. 162
Tabla 39. Puntuación final ................................................................................................ 164
Reconocimiento
INTRODUCCIÓN
Los sistemas de producción petrolera, cada vez tienden a ser totalmente
automatizados e integrados, debido a que permite la toma de decisiones a tiempo,
previniendo pérdidas de producción. La unidad de explotación de yacimientos de Barinas
(U.E.Y-B) no posee ningún proceso automatizado, partiendo de este hecho se plantea la
necesidad de definir la arquitectura del centro de control con una visión futurista.
En un análisis de la situación actual, se encuentra que los problemas más comunes
en el área son:
1. No se dispone de procesos de producción automatizados como consecuencia de ello no
se tiene la información en tiempo real, lo que ocasiona problemas de atraso para tomar
acción y decisiones ante posibles fallas en los procesos.
2. No existe una sala de control de producción, donde se centralice la supervisión y control
de las operaciones automatizadas.
3. No se cuenta con documentos en donde se enfoque los requerimientos de la U.E.Y-B.
En vista de la problemática descrita se plantea la definición de la arquitectura del
centro de control con visión corporativa de AI2S para soportar el crecimiento de la
automatización de la U.E.Y-B de acuerdo a las definiciones previstas en los planes
estratégico y operacional para el área de Barinas. El centro de control estará orientado a la
supervisión y control de los procesos, y en la medida en que se vayan cumpliendo las
etapas de automatización su funcionalidad se irá orientando a otro fin.
El objetivo de este proyecto, es definir la arquitectura del centro de control de la
U.E.Y de PDVSA-SUR, abarcando una visión futura de todo lo que implica la
automatización y de esta manera garantizar su evolución tecnológica y proporcionar
mejores beneficios para el negocio. Su importancia radica en los beneficios que
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
2
proporciona la automatización, por cuanto ofrece la posibilidad de mejores beneficios, en
producción, tiempo, eficiencia y eficacia.
La Automatización Industrial aplicada a la producción, que se quiere para la U.E.Y.
del futuro de PDVSA SUR, está orientada a una integración de los procesos de subsuelo-
superficie que la conforman. La arquitectura permitirá la posterior integración de los datos,
llevando la información a cada uno de los niveles de automatización. Para ir en la misma
dirección con el plan maestro de automatización se analiza el documento corporativo
“automatización integrada subsuelo – superficie” en el cual se enmarca como debe ir
creciendo en materia de automatización la unidad U.E.Y-B. Este crecimiento ha sido
propuesto por estadios, es decir se llevará a cabo por etapas y con la aplicación de nueva
tecnología. Se realizan reuniones para determinar los procesos a ser automatizados y las
variables.
La metodología para la realización del proyecto plantea un estudio dirigido a
elaborar la documentación de la arquitectura del centro de control, considerando sus
requerimientos y recursos.
Para la búsqueda de información, se estudia el flujograma del negocio, en el cual se
determinan cada uno de los procesos que son de interés para automatizar. Una vez
determinados los procesos se realiza un estudio de los mismos, con la finalidad de obtener
los componentes que forman parte del proceso y la información que se requiere según las
necesidades del cliente. Se elaboran formatos donde se plasman cada uno de los parámetros
y variables a medir y la información que se requiere para satisfacer las necesidades de la
U.E.Y-B. De acuerdo a la cantidad de variables y la infraestructura de las instalaciones, se
determinan los puntos de base de datos que llegan al centro de control y por consiguiente se
define la arquitectura.
Para lograr la “integración de los datos” (llevar la información hacia las áreas que la
requieran a través de aplicaciones, sistemas, por medio de protocolos de transmisión), se
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
3
consideran tres aspectos muy importantes: control, mantenimiento y gestión. Los cuales
deben trabajar de manera conjunta. En la arquitectura del centro de control se considera un
“ruter” (ubicado en el centro de cableado), que permite que se establezca comunicación,
entre la red LAN (red de control) y la red LAN (red administrativa), lo que permite la
integración de la información a las diferentes áreas que la requieran.
Para fines del estudio, se define la arquitectura de automatización según la pirámide
de automatización industrial [10], en la cual se recopilan las mejores prácticas de
automatización utilizadas por la gerencia de automatización industrial, estas sirven para
apoyar y dirigir la planificación y la evolución en la implantación de las soluciones de
automatización en el negocio de producción.
Las soluciones de automatización industrial (hardware y software) en PDVSA están
representadas por un modelo en forma piramidal constituido por cuatro (4) niveles. La base
de la pirámide corresponde al nivel de medición y control básico, le sigue un segundo nivel
denominado control supervisorio y avanzado, luego le sigue el nivel de optimización de los
procesos y finalmente, el cuarto nivel denominado gerencia del activo en tiempo real.
Todos estos niveles están integrados en forma vertical (interniveles), mediante la
interacción entre aplicaciones vía redes y, en forma horizontal (intraniveles), mediante la
interacción entre aplicaciones de un mismo nivel. Lo citado anteriormente se considera para
definir la arquitectura del centro de control, servidores Scada y de respaldo, servidor de
aplicaciones, servidor web para interfaces hombre-máquina. El centro de control tendrá
como función la supervisión y control de las operaciones de producción, a su vez se tendrá
un servidor de aplicaciones que permitirá la optimización de los procesos.
De acuerdo a lineamientos de automatización integrada subsuelo – superficie [2], la
definición de la arquitectura del centro de control para la U.E.Y-B de PDVSA SUR, debe
brindar robustez y confiabilidad vinculada fuertemente a la red integradora. Su
planteamiento incluye la disposición de una red de procesos de alta disponibilidad y ancho
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
4
de banda, para soportar los procesos críticos de adquisición de datos, supervisión, control y
optimización.
Para conceptualizar la definición de la arquitectura en función de las necesidades de
la unidad de explotación, se plantean como objetivos secundarios la determinación de la
situación actual de la unidad de explotación de Barinas, identificación de los procesos y
variables a automatizar, recolección de los requerimientos y exigencias del cliente,
identificación de los recursos necesarios para satisfacer al cliente e identificación y estudio
de la solución requerida para la automatización.
La estructura del trabajo se establece en capítulos dirigidos al alcance de los
objetivos del proyecto es la siguiente. El capítulo I explica la problemática existente en el
área a estudiar y la metodología que dio solución al problema. El capítulo II define las
bases teóricas que sustentan la investigación. El capítulo III explica la situación actual de la
U.E.Y-B. El capítulo IV, plantea el levantamiento de información y se define las
necesidades de información requeridas por el cliente. El capítulo V muestra la propuesta de
la arquitectura del centro de control. El capítulo VI se define la estrategia de infraestructura
y análisis de ubicación del centro.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
5
CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y METODOLOGÍA DE
SOLUCIÓN
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
6
1.1. EL PROBLEMA
PDVSA ha asumido oportunamente el reto de mantenerse competitiva y rentable.
Para ello, ha puesto en marcha la transformación de su estructura corporativa, con el
propósito fundamental de redefinir el papel de la casa matriz y consolidar de manera
efectiva su operatividad.
La empresa moderna dispone de los últimos avances en materia de automatización
para llevar a cabo sus funciones, petróleos de Venezuela sociedad anónima no es la
excepción, a pesar de no ser la automatización su negocio fundamental, esta es de gran
importancia para el desarrollo de sus principales actividades entre las cuales se encuentran
exploración, producción, manufactura, mercadeo y servicios.
Los centros de excelencia sienten la necesidad de mantenerse como empresa sólida
planteándose para ello el adelanto tecnológico de sus instalaciones (automatización de los
procesos e instalaciones) involucrados en la extracción, tratamiento y recolección del
crudo de PDVSA.
Ante la necesidad de avanzar hacia la unidad de explotación de yacimientos del
futuro (UEY-F) surge AI2S (automatización integrada subsuelo - superficie) y el desarrollo
de documentos corporativos en donde se destaca en que consiste el plan maestro y las
diferentes etapas donde se puede evolucionar [1]. Este concepto define la concepción e
implantación de nuevos esquemas de medición y control en superficie y subsuelo
integrados mediante plataformas de equipos, sistemas y aplicaciones de automatización,
cuyo objetivo es aumentar la productividad del negocio.
La U.E.Y-B en sus intentos de apegarse a este plan, propone seguir los lineamientos
que se plantean con el plan e ir en dirección de la automatización de sus instalaciones.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
7
La implantación del modelo AI2S se contempla en estadios tecnológicos,
evolucionando la infraestructura de sus instalaciones por etapas. La primera etapa empieza
con la instalación de nuevas tecnologías de instrumentación, adquisición y transmisión de
datos hasta en una última etapa contar con un control inteligente en donde los pozos se auto
diagnostiquen y auto controlen, involucrando un cambio de concepción del centro de
control y mas importante aun el hecho de contar con la integración de los datos de manera
automatizada.
La situación actual de la U.E.Y-B es que no posee ningún proceso automatizado,
por lo que se debe iniciar con la automatización de sus procesos, esto es con la
incorporación de instrumentación de campo.
La U.E.Y-B debe adaptarse a las condiciones propias que enmarcan sus campos,
condiciones propias de los pozos, su dispersión geográfica, producción, así como también
estaciones de flujo y efluentes, y la disponibilidad de recursos y necesidad de
automatización de sus procesos e instalaciones. Es allí que la U.E.Y-B debe iniciar el plan
con la implantación de instrumentos inteligentes, tanto de subsuelo como de superficie, con
unidades de adquisición y transmisión de datos que permitan visualizar la información en
un centro de operaciones para controlar y supervisar los procesos. La arquitectura del
centro de control que requiere la unidad de explotación debe permitir la supervisión y
control de los procesos. Sin embargo la arquitectura debe estar adecuada para soportar las
exigencias que presenta el plan maestro de automatización. En vista de lo planteado, se
requiere para la integración de los datos, una arquitectura bien definida, con soporte hacia
la U.E.Y-F.
En consecuencia de la problemática general expuesta se requiere hacer un análisis
FODA1 [3], el cual se realiza con la finalidad de determinar cuales son las debilidades,
fortalezas, amenazas y oportunidades que enmarcan la Integración de la Información de los
procesos de la U.E.Y-B, con el plan de automatización que se está adelantando. Se requiere
conocer que podemos lograr con AI2S y que ofrezca oportunidades del mejoramiento de
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
8
producción y en general para la unidad de explotación, que nos permite alcanzar la gran
meta de la automatización de los procesos, pero también que nos podría afectar y que
podemos mejorar. Indiscutiblemente en todo proyecto existen amenazas que no podemos
evadir con facilidad pero que en general podemos atacar para obtener nuestro objetivo.
Basándose en el análisis FODA, se puede orientar el trabajo, para obtener el impacto de la
automatización deseada y que contribuya al mejoramiento de gestión del negocio.
El análisis FODA, involucra los procesos y la manera como se obtienen los datos y
fluye la información desde los procesos mismos hasta las áreas y niveles que la requieran.
Esto nos permite determinar las características que enmarcan el problema.
Del análisis realizado se desprende:
Las amenazas que involucran la instalación de los instrumentos de campo y la adquisición
de los datos: la dispersión geográfica de los pozos, la inseguridad del área, la confiabilidad
del sistema eléctrico y límites presupuestarios de equipos, aplicaciones y plataformas de
implantación. Hecho por el cual debe atacarse el problema manejándose los elementos
antes expuestos, requiriéndose un estudio detallado de los mismos.
Como debilidades encontramos que la obtención de la información y el control de
los procesos se realiza de manera manual. Siendo una gran desventaja en cuanto a
eficiencia de toma de decisiones, hecho por el cual se plantea iniciar el plan de
automatización y en consecuencia, se justifica la incorporación de equipos de
automatización y el desarrollo de la “Definición de la arquitectura del centro de control con
una visión futurista”.
Estas debilidades pueden atacarse de tal manera que el plan no se vea afectado, para
ello se cuenta con fortalezas: documentos guías corporativos que permiten visualizar a la
unidad de explotación, se tiene personal con soporte de automatización con experiencia en
desarrollo de proyectos, se poseen reservas que permiten el cumplimiento de operación del
área de Barinas y personal joven, con capacidad de adaptación al cambio que involucra otra
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
9
forma de operación. Se cuenta con el entusiasmo de la participación de las gerencias
involucradas para lograra el objetivo.
De igual manera se cuentan con oportunidades que le dan fortaleza a la puesta en
marcha del Plan: contando así con oportunidad de instalar en campo de manera homogénea
tecnología novedosa y avanzada, de igual forma se podrá realizar la integración de los
sistemas con plataformas únicas e interfaces de comunicación estándares, se puede tomar
las estrategias de otros distritos afianzando el plan estratégico de Barinas, reubicación de
las instalaciones de producción, formación de gas fortaleciendo generación de electricidad
en Borburata.
En el proyecto se plantea, realizar un diagnóstico de la situación actual de la adquisición de
datos y la manera como trabaja el personal, haciendo énfasis en la obtención de necesidades
de automatizar sus procesos, requerimientos de información tanto de subsuelo como de
superficie, abarcando sus instalaciones “pozos, estaciones de flujo y efluentes”, para definir
así una arquitectura confiable, que soporte los requerimientos del personal de la U.E.Y-B. y
que posteriormente permita la integración de la información a las diversas áreas y niveles
que la requiera. Para ello se plantean propuestas de presentación de información para su
supervisión y control de los diferentes procesos, se plantea la arquitectura del centro de
control y las especificaciones generales a considerar de la sala de control, especificaciones
de sistemas de adquisición de datos, sistemas de respaldo que darán confiabilidad al sistema
a través de equipos de redundancia, planteamiento de la estrategia de infraestructura y la
definición de la ubicación del centro de control.
Basándonos en el análisis FODA de la integración del dato para la U.E.Y-Barinas
en fines de Automatización, se plantea los objetivos que enmarcan el trabajo.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
10
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo general
Conceptualizar la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación de
Barinas de PDVSA-SUR, que permita la supervisión y control de los procesos y que sirva
como soporte a la integración de la información.
1.2.2. Objetivos específicos
• Determinar la situación actual en cuanto a la adquisición de la información y manejo de
la misma, los procedimientos para obtener los datos de los procesos, así como también el
flujo de integración de los datos de los diversos procesos involucrados en la extracción,
recolección y tratamiento de crudo.
• Recolectar los requerimientos y exigencias del cliente, identificando los procesos y
variables a automatizar, y las necesidades de automatización.
• Identificar los recursos necesarios para satisfacer al cliente y estudiar la solución
requerida para la automatización.
• Plantear la arquitectura del centro de control basándose en la visión que se desea para la
U.E.Y-Barinas.
• Definir los aspectos generales del centro de control y la estrategia de infraestructura.
• Estudiar y analizar la ubicación del centro de control.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
11
1.3. JUSTIFICACIÓN
Debido a que la U.E.Y-B emprenderá un proceso de automatización planificada y
basada en los lineamientos corporativos de AI2S de la gerencia del centro de excelencia Sur
y del plan estratégico de ejecución, se vislumbra la necesidad de realizar los estudios que
permitan conceptualizar la arquitectura de automatización que soporte el crecimiento
previsto para disponer de la U.E.Y-F dentro de un periodo que será precisado en el plan
operacional de automatización. Debido a que no se posee documentación del área de
Barinas se justifica la necesidad de definir sus requerimientos y necesidades, reafirmando
el compromiso de evolución que tiene la unidad de explotación.
1.4. ALCANCE
El alcance del estudio tiene un marco de ingeniería conceptual, en el cual se definen
los requerimientos y necesidades que posee la Unidad de Explotación de Barinas abarcando
así las operaciones de los procesos de producción, incluyendo pozos, estaciones de flujo y
efluentes.
El documento presenta la conceptualización de la arquitectura de automatización
con soporte hacia la integración de la información.
1.5. ANTECEDENTES
La U.E.Y-B, no posee ningún proceso automatizado. El Distrito Sur está conformado por
Barinas y Apure. La Unidad de Explotación de Yacimientos de Apure (U.E.Y-A),
actualmente tiene un nivel de automatización de 38% en pozos, mientras que en un 45% en
las estaciones de flujo aproximadamente. El adelanto en materia de automatización en la
U.E.Y. Apure, se debe a los problemas de riesgo en el área. Así mismo se conoce que se
tiene un centro de control en donde se supervisan y controlan procesos, pero actualmente
no existe una interfaz que permita la transmisión de los datos de los sistemas Scada a los
sistemas corporativos, lo que confirma que en el área no hay una integración de la
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
12
información en tiempo real, en el proceso del flujo del datos, los mismos se suministran a
los sistemas de manera manual.
En el caso de Occidente y Oriente, se posee un nivel de automatización mayor, se cuenta
con centro de control y en materia de integración se tienen adelantos, se ha desarrollado la
interfaz que comunica el sistema SCADA2 con sistemas corporativos, tal interfaz permite la
comunicación entre aplicaciones.
Debido a las necesidades de mejoramiento de los sistemas de producción con el fin de
aumentar la productividad de los campos, aumentar la eficiencia de los procesos, disminuir
los impactos ambientales y los costos operacionales y de mantenimiento, incrementar los
niveles de seguridad y lograr la obtención de productos de mayor calidad y de mayor valor
agregado, surge la necesidad de la unidad de explotación del mejoramiento de los métodos
de extracción y tratamiento del petróleo, tratando de llegar a lo que hoy se conoce como
U.E.Y-F.
1.6. METODOLOGIA DE SOLUCIÓN
1.6.1. Diseño de la investigación
La definición de la arquitectura del centro de control, se presenta como una solución
factible a la problemática planteada, por lo tanto, el sistema propuesto es una investigación
de tipo proyecto factible3. Cuya implementación se plantea llevar a cabo por fases, pues
para lograr la automatización total de los procesos acarrea un gran costo y de acuerdo al
plan maestro de automatización se debe llevar a cabo por etapas.
Para la realización del proyecto, se hace necesario un estudio de la situación actual de la
U.E.Y-B, a fin de llevar a cabo el levantamiento de la información necesaria para plasmar
la conceptualización del centro de control. Se considera una investigación de campo4, de
tipo documental5 y de tipo de visualización de implantación6.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
13
1.6.1.1. Revisión documental
A través de la revisión bibliográfica se ubicó en que es lo que se quiere a escala
corporativa, cual es el modelo de automatización integrada subsuelo–superficie y como se
piensa llevar a cabo la automatización de la unidad de explotación del futuro [2].
De igual manera se consultaron fuentes secundarias, esencialmente revisión bibliográfica
(documentos corporativos de definición de arquitectura corporativa sobre AI2S, fase de
visualización, fuentes electrónicas en línea (Internet e Intranet de PDVSA) y se consultaron
las normas ISA [4] y [5]).
1.6.1.2. Desarrollo de formatos, entrevistas y visitas a centros de control
Se elaboran formatos en los cuales se especifican los parámetros y variables a medir (anexo
3). Recolectada la información se definen las necesidades del personal de la U.E.Y-B.
(tablas capítulo IV).
Se realizaron entrevistas con el personal de la U.E.Y-B, quienes establecieron que
información requieren, contribuyendo así en la definición total de las variables a medir. El
personal entrevistado pertenece a las gerencias de producción, tratamiento, infraestructura y
mantenimiento. Definiéndose así las variables a medir.
Formato 2.
Formatos en donde se presentan diversas opciones de la estructuración de las operaciones
(anexo 4). Se realizan distintas entrevistas y en reunión de consenso, se determina como se
establecerá las operaciones en el centro de control. Determinándose a su vez la cantidad de
consolas para la supervisión y control de los procesos.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
14
Formato 3.
Formato en la cual se destacan los principales aspectos técnicos y operacionales, a tomar en
cuenta para clasificar la ubicación del centro de control. El personal de la unidad de
explotación le da ponderación a los elementos tomados en cuenta, según su importancia.
Con ello se realiza análisis de la situación y se determina la ubicación del centro de control
(anexo 5).
Formato para analizar la situación de las salas de control de despacho de carga y patios de
tanque (anexo 5), con la finalidad de sustentar el análisis de la ubicación del centro, y a su
vez sirve de apoyo para evaluar la posibilidad de utilizar espacio, equipos, etc. de los
centros de control mencionados, involucrando la posibilidad de reducir costos.
A través de entrevistas con supervisores de campo, se levanta información de la
infraestructura existente en las instalaciones (capítulo III).
A través de visitas a la sala de control del despacho de carga, y la estación patios de tanques
de Silvestre (PTS), se realizo observación directa de la arquitectura de los centros de
control.
1.6.2. Área de la investigación
El área de la investigación comprende los procesos de Barinas (extracción, tratamiento y
mantenimiento operacional, abarcando así, pozos, estaciones de flujo y efluentes).
1.6.3. Fases de la investigación
En esta parte se destacan los aspectos que se consideran para definir la arquitectura
y las consideraciones de la estrategia de implantación del centro.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
15
1.6.3.1. Chequeos a centros de control
Se visitaron dos salas de control para inspeccionar sobre sus características
generales, la sala de control del despacho de carga, y la sala de control de patios de tanques
de Silvestre (PTS), de igual manera se verificaron los recursos disponibles y se indagó
acerca de que tipo de arquitectura se considera el mas idóneo para la U.E.B para presentar
la información.
1.6.3.2. Diagnóstico de la situación actual
Para el diagnóstico de la situación actual se llevaron a cabo reuniones con personal de
Schlumberger e Intesa para determinar la situación con respecto al manejo de información e
integración de la misma.
En las reuniones se destacó el hecho de que la obtención de datos a nivel de todos
los procesos de los pozos, estaciones de flujo y efluentes de PDVSA SUR, se realiza de
manera manual, razón por la cual la información no se tiene en tiempo real, lo que nos
orienta a una plataforma de integración de los datos manual, con deficiencias en entregas e
insuficiente información de los procesos. Cuando se requiere información se obtiene de
sistemas que contienen los datos, de esta manera el personal manipula información.
Sí el personal requiere trabajar con datos de producción, perforación, exploración,
reacondicionamiento, Etc. Se le genera una cuenta y se crea un acceso directo del sistemas
u aplicaciones que requiere, de esta manera el acceso a información se restringe.
Se obtuvo información de las plataformas en las cuales se encuentran montadas el
sistema corporativo de producción “CENTINELA7”.
Poseer la información en tiempo real es de gran importancia ya que podemos obtener
información de lo que sucede en los procesos, mejorando eficiencia en tiempos de
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
16
respuesta, seguridad de los activos, activando mecanismos de prevención lo que nos
permitiría mantener la producción, sin que ocurra producción diferida por problemas, lo
cual proporcionaría la gran ventaja de una gestión del negocio optima, lo que permite
mantenernos como empresa integra y competitiva.
Se definen los recursos materiales, características generales de centros de control y demás
equipos a utilizar. Se revisaron las normas ISA para conocer a cerca de las
recomendaciones para centros de control y en consecuencia asegurar su buen
funcionamiento para una supervisión y control de las operaciones.
1.6.3.3. Definición de los requisitos para el diseño del centro de control
Se describen los procesos y las variables que deben cumplir con la arquitectura del
centro de control, de acuerdo al estudio de las exigencias para el buen funcionamiento del
mismo definiendo los requisitos mínimos para su realización.
1.6.3.4. Evaluación de las alternativas
Se describe la alternativa de la arquitectura del centro de control que garantiza la solución
de la U.E.Y. del futuro, en la cual se esboza su evaluación de acuerdo a las necesidades,
recursos, y exigencias del cliente, elaborando para ello formatos que permiten la selección
del cliente de cómo desean se presente la información, eligiendo la alternativa que
presentaba que encontraron mas idónea y que satisface sus necesidades y las expectativas
en materia de avance tecnológico de la U.E.Y-B con sus procesos totalmente
automatizados.
Para la ubicación del centro de control se elaboraron formatos en los cuales se destacan los
aspectos que se consideran importantes para la selección de la ubicación del mismo y
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
17
posteriormente realizar un análisis y determinar cual podría ser el lugar de ubicación de la
sala de control.
1.6.3.5. Visión de la estrategia de implementación de la definición de la
arquitectura del centro de control
La estrategia de implementación de la arquitectura tiene como premisa su alineación con la
visión de la U.E.Y–F. Para lograr esto, la plataforma propuesta permitirá la integración de
las tecnologías de automatización requeridas para la supervisión, control y optimización de
los procesos de producción (subsuelo - superficie), ajustándose a las transformaciones que
vayan realizándose a dichos procesos.
Para lograr esta meta, la automatización integrada desde el fondo del pozo (subsuelo) hasta
los procesos de manejo (superficie) constituye un elemento clave para soportar el concepto
de la U.E.Y–F, siendo esta la razón, que determinó la necesidad de iniciar el proyecto que
permitiese disponer de la infraestructura de automatización subsuelo – superficie necesaria
para llevar a cabo dicha evolución.
1.6.3.6. Desarrollo de la documentación
En los aspectos de documentación, se desarrollaron los formatos de:
• Levantamiento de la información que contiene los requerimientos y necesidades del
cliente y con ello los beneficios que se tienen, midiendo y controlando las variables
y parámetros.
• Formatos para presentación de la información, para su posterior monitoreo y
control.
• Formatos para estudiar cual puede ser el lugar de ubicación del centro de control.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
18
• Especificaciones del centro de control, considerando cada una de las características
que explican la lógica de funcionamiento del centro.
• Propuesta de la arquitectura del centro de control.
• Conceptualización de la arquitectura, basándose en los formatos desarrollados.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
19
CAPÍTULO II. BASES TEÓRICAS
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
20
2. INTRODUCCIÓN
En esta sesión se destacan las tendencias hacia la automatización integrada, las
cuales son base para evolucionar la arquitectura en función del plan maestro de
automatización. Así como también se definen conceptos que son empleados en el
documento.
2.1. ARQUITECTURA DE AUTOMATIZACIÓN
En la arquitectura de AI2S se realizan esfuerzos tecnológicos orientados a
incrementar de manera integral la productividad del negocio de producción, manteniendo a
su vez costos competitivos y a fortalecer el concepto de gerencia integrada de yacimientos.
La figura 1 señala de manera general las áreas que principalmente deben ser fortalecidas
para lograr el objetivo de incremento de productividad y la figura 2 muestra los aspectos
principales que soportan la gerencia integrada de yacimientos.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
21
Figura 1. Modelo integral de productividad
Figura 2. Transformaciones en el proceso de gerencia integrada de yacimientos
Desde el punto de vista de automatización, el negocio de producción ha venido
operando en lazo de control abierto enfocando la optimización hacia el área de superficie.
Para alcanzar los objetivos que actualmente se plantean en las UEY’s, en términos
de productividad, competitividad y gerencia integrada de yacimientos surge la necesidad
de: integrar datos de subsuelo en los procesos de análisis nodal (considerando el IPR8 como
variable a optimizar vs PD9/PT10), cerrar el lazo de control del yacimiento e integrar y
maximizar la potencialidad que ofrecen las herramientas de productividad. Para lo cual, tal
como se ilustra en la figura 3, es necesaria la implantación de un conjunto de aplicaciones
integradas subsuelo - superficie que faciliten los procesos de control y optimización del
negocio de producción, que ahora deberán correr en una plataforma o arquitectura AI2S
capaz de evolucionar en función de los estadios tecnológicos identificados hacia la UEY
del futuro.
8. Índice de productividad
9. Producción diferida
10. Producción total
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
22
Cierre Lazo 2S
+ F(objetivo)del
Yacimiento
Estrategia de Control del Yacimiento (ECY)
(ECY)
(Parámetros del Sub-suelo)
(Parámetros de Superficie)
(Control 2S)
…….
VARIABLES
OFM
CAMPO ... BASE DE DATOS …
PLATAFORMA
SISTEMAS EXPERTOS
TRAYECTORIAS DE COMPORTAMIENTO
TRIGGER
PANSYSTEM
PIPESIM
SUITE-CADE
UEY´S
B uild -u p SB C _108 (Pro more)
66 00
67 00
68 00
69 00
70 00
71 00
72 00
73 00
14:3
3:3
0
15:4
0:3
5
16:4
7:4
0
17:5
4:5
2
19:0
1:5
7
20:0
9:0
2
21:1
6:0
6
22:2
3:1
0
23:3
0:1
8
00:3
7:2
1
01:4
4:2
6
02:5
1:3
0
03:5
8:3
8
05:0
5:4
0
06:1
2:4
6
07:1
9:5
0
08:2
6:5
6
09:3
4:0
1
10:4
1:0
5
11:4
8:1
0
12:5
5:1
8
14:0
2:2
1
15:0
9:2
7
16:1
6:3
1
17:2
3:3
7
18:3
0:4
1
19:3
7:4
5
20:4
4:5
1
21:5
1:5
5
22:5
9:0
0
00:0
6:0
5
01:1
3:1
0
02:2
0:1
6
03:2
7:2
1
04:3
4:2
6
05:4
1:3
0
06:4
8:3
6
07:5
5:4
0
Se rie1
OTRAS
Integración soluciones
Tasa BPD
IPR
-
Pres
ión
Q1
Outflow
Inflow
PD / PT
Análisis Nodal 2S
Aplicaciones AI2S Aplicaciones AI2S Aplicaciones AI2S
Figura 3. Funcionalidad de la arquitectura integrada subsuelo - superficie
En esta sección se plantea la vinculación entre los elementos que conforman la
arquitectura AI2S y las necesidades del negocio de producción visualizadas, tanto en el
modelo integral de productividad (figura 1) como en la cadena de valor de la gerencia
integrada de yacimientos (figura 2). Los componentes de la arquitectura de AI2S que
soportan cada objetivo o necesidad del negocio, pueden visualizarse en la información
incluida en el anexo 1. A continuación se describe de forma general como cada bloque de
elementos de arquitectura aporta a la consecución de estos objetivos del negocio.
2.1.1. Iluminación del yacimiento
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
23
La iluminación del yacimiento permitirá aumentar el nivel de certidumbre de los
modelos, con el consecuente impacto en la optimización de los planes de explotación.
Adicionalmente, el disponer de los datos del subsuelo en tiempo real permite acelerar la
validación o ajuste histórico del modelo y el monitoreo continuo del proceso de
explotación, mantenimiento y detección de fallas, con lo cual puede pasarse de la actividad
correctiva a la actividad preventiva y predictiva de situaciones que puedan afectar la
productividad de la explotación del yacimiento.
La iluminación del yacimiento se inicia desde el estadio I de AI2S, al dotarse los
pozos productores de sensores permanentes (físicos y lógicos) para medir en tiempo real
variables de subsuelo tales como presión, temperatura y caudal. El nivel de iluminación se
va incrementando en los estadios sucesivos, con la consolidación de soluciones de
medición para otras variables (resistividad, microsísmica, etc.) y con la aparición de nuevas
tendencias tales como la nanotecnología y los biosensores.
2.1.2. Instrumentación y control en superficie
Adicionalmente a las tecnologías que se irán incorporando para iluminar el
yacimiento, se requiere disponer de una serie de sensores y elementos de control en
superficie, que integrados con los equipos de subsuelo, permiten optimizar de manera
integral el sistema de producción desde el subsuelo hasta la superficie.
Estos componentes de superficie se deben instalar en pozos, múltiples y estaciones
de flujo mediante los diferentes programas de automatización contemplados en los planes
de negocio de las unidades de explotación y se orientarán a mecanismos que permitan
detectar / corregir problemas que generan producción diferida (impacto en PD/PT). Esta
plataforma es de vital importancia para el concepto AI2S y la misma, ahora incorpora
nuevos elementos tales como: medidores multifásicos y reductores ajustables, los cuales
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
24
son necesarios para acometer las tareas de monitoreo de yacimientos (incremento de la
frecuencia de pruebas de pozos y disminución del tiempo de pruebas) y control remoto de
la producción por pozo, incluyendo el control de la presión de fondo fluyente (Pwf), con la
respectiva prevención de daños a la formación (arenamientos, precipitación de asfáltenos,
etc.).
2.1.3. Aplicaciones de AI2S
Los macro - procesos del modelo de gerencia integrada de yacimientos (figura 2),
serán apalancados con una serie de aplicaciones de software que permitirán darle la
orientación de tiempo real. A su vez estas aplicaciones contribuyen al aumento de la
productividad del negocio de producción, con base al modelo integral de productividad
mostrado en la figura 1.
2.1.4. Ambientes de supervisión y control, optimización, logística y monitoreo del proceso de explotación de yacimientos
La arquitectura debe incluir toda la plataforma de hardware y software necesaria
para dar soporte a los ambientes en los cuales se ejecutarán las funciones de:
• Supervisión y control.
• Optimización integral.
• Monitoreo de yacimientos.
• Logística / planificación / programación operacional.
• Operaciones de plantas.
• Coordinación operacional.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
25
Cada uno de estos ambientes constará de su respectiva área de trabajo cooperativo
que apoye el trabajo en equipos interdisciplinarios.
Adicionalmente a la arquitectura irá incorporando progresivamente las facilidades
que permitan el trabajo cooperativo entre las diversas disciplinas a través de medios que
permitan el establecimiento virtual de salas o centros de trabajo.
2.1.5. RTU inteligente
Para soportar el concepto del “pozo consciente12”, la arquitectura incluye la
incorporación de un nuevo equipo para adquisición de datos, control y optimización al nivel
de los pozos, estos nuevos equipos se han denominado RTU11 inteligentes universales y las
mismas incorporarán todas las funcionalidades que permitan que los pozos puedan auto –
diagnosticarse y auto – regularse para mantener una producción / inyección óptima de
fluidos con criterios de rentabilidad.
Las RTUs Inteligentes compartirán entre sí datos, información y conocimientos.
2.1.6. Red integrada
Para el funcionamiento de la arquitectura AI2S es clave el medio de interacción
entre los diversos componentes físicos y lógicos. Esta interacción se realiza a través de lo
que denominamos red integrada, conformada por las redes de proceso y la red corporativa.
2.2. ESTADIOS TECNOLÓGICOS AI2S
La automatización integrada subsuelo – superficie (AI2S) para las unidades de
explotación de PDVSA, soporta la concepción e implantación de nuevos esquemas de
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
26
medición y control en subsuelo y superficie, integrados mediante una plataforma de
equipos, sistemas y aplicaciones de automatización y optimización, con miras a aumentar la
productividad del negocio de producción, apoyando la gerencia integrada de yacimientos.
La nueva arquitectura de automatización (redes de superficie, sistemas de adquisición de
datos, aplicaciones de optimización, modelos y simuladores, etc.) permitirá generar y
administrar la información requerida para alcanzar las metas previstas en la visión de la
UEY-F.
En función de lo anterior, el objetivo de la AI2S es incrementar la productividad del
negocio de producción, apoyando la integración de los procesos asociados a la cadena de
valor de la gerencia integrada del yacimiento, por medio de la nueva arquitectura de
automatización, que contempla: la incorporación de instrumentación de fondo y superficie
en los pozos, control de la producción e inyección en subsuelo, automatización de las
instalaciones de superficie, desarrollo/adaptación de aplicaciones especializadas para la
optimización de los procesos de producción, y la integración de la información de todos
estos elementos con las herramientas de productividad, los sistemas corporativos y centros
de visualización de yacimientos, además de las salas de control y operaciones de plantas y
coordinación operacional.
La plataforma AI2S representa el nuevo modelo corporativo de automatización, que
permitirá:
• Reducir el ciclo de explotación de yacimientos.
• Reducir costos de operación (incrementar productividad).
• Garantizar los factores de recobro previstos en los proyectos de recuperación secundaria
y apoyar su incremento.
• Incrementar la relación global PD/PT.
• Optimizar el ciclo de validación de los modelos de yacimientos.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
27
• Incrementar confiabilidad.
• Disponer de una plataforma de cibernética que pueda evolucionar de manera flexible
hacia la visión de la U.E.Y-F.
La implantación de la AI2S en PDVSA, ha sido visualizada en tres etapas o
estadios tecnológicos, como puede verse en la figura 3, en función de la disponibilidad
tecnológica, de la rentabilidad de su masificación y de la evolución propia de la
infraestructura y los procesos de producción hacia la UEY-F.
Es importante destacar que las tecnologías y aplicaciones que se muestran para cada
estadio, corresponden a los elementos marcadores que predominarán en las distintas
unidades de explotación, pero que la implantación en cada área dependerá de la rentabilidad
y del valor agregado que se identifique para cada caso en particular. De igual forma, los
lapsos que se marcan en la figura 4 para cada estadio, corresponden a la visión del equipo
de trabajo sobre la disponibilidad comercial de las tecnologías y aplicaciones indicadas y
por ende no deben ser vistos como períodos de vigencia de las soluciones o como fechas
compromiso para la implantación de AI2S en las distintas U.E.Y-B.
A continuación se señalan los objetivos principales que desde el punto de vista de
tecnología de automatización, se tiene previsto cubrir en cada estadio.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
28
99 - 2002
03 - 06
•Monitoreo y Control deYacimientos en TiempoReal.
•Control y Optimización deProducción e Inyección.
•Modelaje, Simulación eInferencia de Parámetrosde Subsuelo.
• Integración con Suite deHerramientas y Basesde Datos de E&P.
• Integración con Datos de Perforación, Modelos y Simuladoresde Yacimientos.
•Mediciones en fondo de Pozo (P, T, F).•Control de Inyección Selectiva en Fondo de Pozo.•Mediciones Multifásicas en Estaciones de Flujo, Optimizaciónde Pruebas de Pozo.
ESTADIO I•Remplazo de SistemasCentralizados poresquemas distribuidos.
•Pozos Conscientes.•Aplicaciones ejecutadasa nivel de Pozos
ESTADIO II
•Medición Multifásica en Pozos (Superficie).
•RTU para el nuevo Paradigma, capaz deejecutar las aplicaciones en los pozos.
•Red unica de Datosy Aplicaciones.
•Separación, Reinyección ymezclas en fondo de Pozo.
ESTADIO III
•Sensores de fondo en base ananotecnología y robótica.
07 - 10
•Campo en Lazo Cerrado(Consciencia Colectiva)
Figura 4. Estadios tecnológicos de AI2S
2.2.1. Estadio I de la AI2S
Los objetivos principales que desde el punto de vista de automatización, se
alcanzarán en esta etapa, son los siguientes:
Iniciar la iluminación del yacimiento, mediante la incorporación de aquellas
tecnologías que permitan la captura y/o cálculo en tiempo real de variables significativas
del yacimiento y el control sobre los fluidos producidos e inyectados.
Integrar las variables capturadas en fondo de pozo con los sistemas de
automatización, las herramientas de productividad, las aplicaciones de monitoreo de
yacimientos y los sistemas de simulación y modelaje de yacimientos.
Desarrollar las aplicaciones de AI2S, necesarias para soportar las funciones de
monitoreo y control de yacimientos en tiempo real y las de diagnóstico y mantenimiento
remoto de la infraestructura.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
29
2.2.2. Estadio II de la AI2S
En el estadio II se tiene previsto alcanzar los siguientes objetivos tecnológicos:
Distribuir las aplicaciones desarrolladas en el primer estadio, a fin de que se
ejecuten al nivel de los nuevos sistemas de adquisición de datos, supervisión y control del
comportamiento de los pozos. De esta forma se aumenta la confiabilidad de la arquitectura
AI2S y se permite la instauración del modelo de “pozo consciente”, mediante el cual los
pozos dispondrán de los equipos y datos necesarios para auto-diagnosticarse y auto-
regularse, tomando como base los rangos y puntos de operación que le son enviados, en una
primera etapa, desde los sistemas superiores de control y logística de producción e
inyección. Estas aplicaciones distribuidas hacia los pozos, deben ser adaptadas en función
de los dispositivos de campo establecidos en este estadio.
Continuar la iluminación del yacimiento con tecnologías de medición para
nuevas variables significativas. Dentro de los conceptos que se introducirán en este estadio
está la tomografía del radio de drenaje de los pozos y la microsísmica, como tecnología
emergente para obtener información sobre los elementos asociados al yacimiento
(delineación de fallas, monitoreo de procesos geomecánicos, movimiento de frentes de
fluidos, monitoreo de fracturamiento hidráulico y caracterización del yacimiento).
Desarrollar nuevas aplicaciones para maximizar la agregación de valor con las
nuevas tecnologías de medición y control en subsuelo y superficie disponibles en el
mercado.
2.2.3. Estadio III de la AI2S
Completar la iluminación del yacimiento, mediante la recolección de otras
variables significativas. Para lograr esto, se empleará la nanotecnología, introduciendo
nuevos sensores de forma masiva en los pozos nuevos y existentes, evitando la necesidad
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
30
de trabajos de recompletación para colocarlos. El uso de los “robots viajeros” que
recolectarán datos a lo largo de las tuberías de producción y revestimientos, evitará la
necesidad de usar cables para transmitir las señales. También se incorporarán sensores y
elementos de control capaces de viajar en el medio poroso.
Aplanamiento total de la red única de datos, mediante una comunicación directa
entre los sensores y elementos de control, con las aplicaciones que los manipulan. Con esto
se logrará la máxima robustez y confiabilidad de la arquitectura, debido a que las fallas en
algún elemento no se propagarán como fallas en el resto de los componentes (menor
interdependencia).
Instauración del concepto de “conciencia colectiva13”, al disponer redes de
“pozos conscientes” al nivel de las unidades de explotación, con lo que se disminuye la
necesidad de centralizar las labores de logística de producción e inyección, al disponer cada
pozo de los datos necesarios para tomar las decisiones que más contribuyan a maximizar la
productividad.
2.3. TECNOLOGÍA DE INFORMACIÓN Y COMUNICACIONES
Para la adquisición de datos, se debe usar la mejor y más conveniente tecnología de
información y comunicaciones que permitan una optima transmisión de datos, en ella
intervienen elementos importantes como velocidad, rapidez ancho de banda con lo cual se
trata de manejar las colisiones, etc. Dichos elementos están asociados con la tecnología de
información empleada, la cual debe suministrar una alta tecnología dependiendo de las
aplicaciones y funciones que se necesitan, cantidad de procesos y variables a medir.
Para definir la arquitectura se debe tener presente cual es la visión que se tiene,
donde la red de los procesos debe ser una red integradora con una plataforma tal, que
garantice el intercambio de información entre todos los elementos de la arquitectura:
aplicaciones, equipos “conscientes”, repositorio único de datos / conocimientos, etc.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
31
Para el estudio del centro de control la tecnología de información y comunicaciones,
la adquisición de información se inicia desde el momento en que se define el sistema de
adquisición de datos desde los dispositivos de campo que son los encargados de recolectar
la información proveniente de la instrumentación de las instalaciones de producción (pozos,
estaciones de flujo, efluentes, patios de tanque) y enviarla a los sistemas de control y
adquisición de datos de manera digital, bajo diferentes protocolos de comunicación
(DNP314, transmisión tendiendo hacia la transferencia de objetos).
Estos dispositivos de campo poseen una infraestructura que tienen la capacidad de
transportar la información hacia los sistemas de supervisión, encontrándose actualmente
una gran cantidad de protocolos maestro – esclavos con tendencia hacia los protocolos
soportados en TCP/IP15.
2.4. ELEMENTOS DE LA ARQUITECTURA
Para realizar la definición de la arquitectura que soportará el modelo corporativo de
AI2S, y a fin de poder describir de manera concreta la evolución de esta arquitectura en los
diferentes estadios tecnológicos, se definen 7 elementos que cubren todos los aspectos
importantes sobre este concepto.
Estos elementos son los siguientes:
• Dispositivos de campo
• Funciones de adquisición de datos, control, optimización y logística
• Interfaz del usuario
• Repositorios de datos
• Sistemas de integración de sistemas y aplicaciones
• Red integradora
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
32
• Función mantenimiento
• Evolución de la arquitectura AI2S
Dispositivos de campo
Equipos ubicados en campo, encargados de la adquisición, registro y procesamiento
de datos e información correspondiente a las variables de proceso, para propósitos de
control y optimización. Esto cubre equipos ubicados en pozos, estaciones de flujo, efluentes
y patios de tanque.
Funciones adquisición de datos, control, optimización y logística
En la definición de la arquitectura de AI2S, este elemento se refiere a la evolución
del conjunto de sistemas que permiten realizar las funciones de adquisición de datos,
supervisión, control, optimización y logística en todos los niveles de la arquitectura.
Involucra los sistemas de captura de datos e información desde campo, los centros de
control, optimización, logística, monitoreo de yacimientos, mantenimiento, etc.
Interfaz de usuario
Se refiere a los medios utilizados para la visualización e interacción con el proceso y
los equipos asociados, para fines de supervisión, control, optimización, logística y
mantenimiento.
Repositorios de datos / conocimientos
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
33
Equipos encargados de almacenar los datos, información y conocimientos generados
y procesados por cada una de las instalaciones “conscientes” y por las aplicaciones que se
encuentran en la red integrada PDVSA.
Esquema de integración de sistemas y aplicaciones
Transferencia de datos, información y conocimientos entre cada una de las
aplicaciones e instalaciones conscientes que se encuentran en la red integrada de PDVSA.
Red integradora
Plataforma para el intercambio de información entre todos los elementos de la
arquitectura: aplicaciones, equipos “conscientes”, repositorio único de datos, etc.
Función mantenimiento
Esquemas en que se ejecutan las actividades de mantenimiento y configuración de
software necesarias para garantizar la actualización tecnológica y continuidad operativa de
los dispositivos que componen la arquitectura y otros equipos que permitan tal
funcionalidad.
Evolución de arquitectura AI2S
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
34
En función de los requerimientos establecidos para cada uno de los estadios, se
establecen los siguientes principios para la evolución de la arquitectura.
• Distribución de las aplicaciones y sus datos asociados, para colocarlo cerca del proceso
donde opera, incrementando progresivamente la robustez y confiabilidad de las
soluciones y mejorando los tiempos de respuesta.
• Intercambios directos entre aplicaciones y sistemas, mediante protocolos de
comunicación y estructuras de datos unificados.
• Integración directa entre el productor y el consumidor de los datos, minimizando los
sistemas intermedios.
• Tecnologías de comunicación de banda ancha con capacidad suficiente, para soportar
nuevas variables y, nuevos y más complejos tipos de información, con intercambios
directos y simultáneos con elementos finales.
• Implantación de aplicaciones de alto nivel para soportar la noción de la conciencia
colectiva.
2.5. ESQUEMÁTICO DE OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
35
La arquitectura debe ir avanzando en función de los diferentes niveles de
automatización. En la figura 5 se presenta la pirámide de automatización, en la cual se
destacan los niveles de automatización y la manera actual como se procede para integrar los
datos en cada uno de ellos.
Figura 5. Pirámide de automatización
2.6.TENDENCIAS DEL SISTEMA SCADA COMO SOPORTE A LA INTEGRACIÓN
Es muy importante conocer hacia donde se va, que es lo que debemos lograr, para
visualizar un modelo ideal del centro de control.
N IV EL 1
CONTROL BASICO
CO NTROL Y O PTIM IZACIÓN DEPRO DUCCIÓN E INSTALACIO NES
OPTIM IZACIO N
INTEG RA CION
N IV EL 3
• O btención de datosde m anera m anual delos Instrum entos decam po(operadores,
chequeadores, técnicosde tratam iento,
em presas contratistas,alianzas)
•D atos m anuales decam po a Ingenieros ySupervisores, quienesgeneran inform ación /reportes m anuales yelectrónicos (enExcel), cargan datos aC entinela
•Integración a través de Sistem asC orporativos (C entinela),aplicaciones, docum entos enelectrónica, Etc. Los datos soncargados de m anera m anual aC entinela, la integración es através de accesos directos
•A través de aplicacionesdel negocio, análisis,estudios se optim iza
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
36
2.6.1. Avances hacia nuevas tecnologías [9]
La arquitectura del centro de control debe cumplir con una función, para garantizar
la supervisión y control de los procesos, favoreciendo la facilidad de obtención de los datos
y en tiempo real de los procesos mejorando en eficiencia.
• Es de acotar que el centro de control, ha presentado avances en cuanto a su
funcionalidad: primero aparece con funcionalidad para tratar de conocer y entender
lo que pasa en el campo, con la finalidad de obtener en tiempo real datos de las
variables que envuelven el proceso, de esta manera se tendría información de lo
que sucede en las instalaciones y procesos. Adelanto que en sus tiempos ocasiona
un gran avance, pues significaba obtener información rápidamente a través de una
visualización de los procesos de manera efectiva y modificar lo que estaba
sucediendo en campo, aún cuando los protocolos de transmisión proporcionaban
menos velocidad, mayor colisiones. Aún así significo un gran avance. Pues con ello
se evitaba que los operadores y chequeadores de campo tuvieran que ir a las
instalaciones.
• A todo esto se agrega posteriormente el desarrollo de algoritmos que permitían su
ejecución automática y operaciones en línea, cuya función contribuyo darle apoyo
al operador, pues se alcanzaba así lo que se conoce como supervisión de procesos,
permitiendo la emisión de recomendaciones. En los años 90 hace aparición lo que
se conoce como teoría de control supervisorio, sin el aparecimiento de lo que hoy
se conoce como sistemas Scada.
• Años mas tarde, para finales de los 90 hace su aparición los sistemas SCADA, con
el establecimiento de mecanismos de supervisión basados en sistemas
transicionales y de control híbrido. Contribuyendo de esta manera a la optimización
de los procesos, pues significo obtener información y poder controlar el proceso, a
través de la visualización de consolas de operación y mecanismos que permitían,
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
37
ejercen supervisión y control de manera remota. Garantizando la optimización de
las actividades de producción, pues se podría tomar acciones preventivas mas que
correctivas, lo que da una contribución enorme con gran respaldo a los procesos e
instalaciones.
• La concepción de los sistemas SCADA y sus funciones al transcurrir el tiempo se
mantienen pero se comienza a tener mayor exigencia por parte de las empresas de
producción, lo que provoca que haya otra política. Los sistemas SCADA aparecen
concebidos como remotas – red – maestra, ahora las políticas de desarrollo
cambian para hacer también independientes las tecnologías usadas en el
cumplimiento de dichas funciones como se muestra en la figura 6.
Controlador decomunicaciones
MaestraIHM
IHM
Maestra
Controlador decomunicaciones
Data
Etapa 1 Etapa 2
Red del Centro de Control
Figura 6. Etapas de la concepción del sistema Scada
En ambos esquemas se emplea tecnología propietaria, lo que significa que los
equipos y sistemas involucrados en cada bloque pertenecen a la misma empresa,
significando a su vez que otras empresas no pueden compartir los datos, por lo que solo
tienen acceso a la tecnología que ellos desarrollaron. Tecnologías diferentes en cada uno
de los bloques, fabricantes diferentes intervienen en la concepción de los nuevos SCADA.
Por otra parte los conceptos de cliente – servidor y más especialmente los de cliente
subscriptor, hacen que los mecanismos de comunicación con campo sean independientes
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
38
de los mecanismos de concentración de datos. En este caso, los controladores de
comunicación con campo, son los responsables de:
• Hacer independiente la tecnología de red interna al centro de control, con todas
las tecnologías de redes existentes en la comunicación con los procesos en el
campo.
• Definir un elemento común de comunicación (protocolo de alto nivel) entre los
servidores, interfaces hombre máquina, sistemas de apoyo a las actividades de
control supervisiorio (observadores: sistemas que transforman valores de campo
en valores calculados, reconciliadores de datos. Detectores de eventos,
detectores de anomalías), mediante una representación común de los objetos del
campo.
• Mantener el dato disponible para cuando el servidor del proceso lo necesite.
La maestra es como un servidor de datos del proceso, el cual mantiene la información
de lo que está ocurriendo en el campo, y ejecuta, el llamado a aplicaciones para
mantener el estado completo del proceso (variables medidas, calculadas, alarmas,
determinación de eventos, fallas, anomalías). El almacenamiento de los datos se hace
mediante el uso de manejadores de bases de datos de otros fabricantes. Por ejemplo,
uno de los más utilizados es el Sybase en el área de control.
En cuanto a la interfaz hombre – máquina se comienza a usar la tecnología basada
en HTML, con posibilidad de video. Aparecen en el mercado desarrolladores de interfaces
hombre - máquina independientes de fabricantes, que se conectan a cualquier maestra. En
Venezuela hay algunos fabricantes de este tipo de tecnología, ya utilizada en SIDOR y
Venalum.
La aparición de JAVA como elemento independiente de las plataformas, hace que el
desarrollo orientado a objetos, el concepto de objeto, natural en control permita la
construcción de sistemas mucho más adecuados a las necesidades de control supervisorio,
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
39
con la facilidad de interconexión con los ambientes de gestión de producción. Este último
aspecto siendo el elemento fundamental de desarrollo en el área de la automatización a
partir de 1999, con el esfuerzo liderado por la ISA en el proyecto SP-95.
Lo expuesto anteriormente justifica la propuesta del centro de control, en donde se
conciben servidores web, ya que los nuevos sistemas SCADA va hacia el uso de tecnología
web, para las interfaces hombre – máquina. De acuerdo a la arquitectura planteada el centro
de control está básicamente conformado por servidores:
La tendencia apunta hacia:
• SCADA con uso de tecnología web
• Controladores de comunicación con campo a través de esquemas clientes /
suscriptor usando el direccionamiento estándar de redes.
• Uso de la tecnología de objetos para el almacenamiento y transporte de los datos
• Uso de los conceptos de observadores para mantener el estado real de la planta
• Separación de los servidores de datos de los de cálculo, comunicaciones, interfaces
hombre- máquina y de conexión con campo.
Como puede observarse en la figura 7, con el esquema de las nuevas tendencias del
sistema Scada y el uso de servidores.
ServidorWEB
Servidor dedatos
Servidores deaplicaciones
Pasarela agestión
Servidores deconexión
Middleware de control
Figura 7. Esquema de nuevas tendencias del sistema Scada
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
40
En consecuencia, con tendencia al uso de nuevas tecnologías, basada en esquemas
de separación de servidores y como soporte hacia lo que hoy se conoce como
automatización integrada subsuelo – superficie, se plantea la arquitectura del centro de
control para la U.E.Y. Barinas.
La arquitectura tiene soporte hacia la etapa de integración de los datos. No es
alcance del trabajo la integración sin embargo, se tiene conocimiento que existe una
plataforma de integración, que permite que los puntos de datos del Scada suban a otros
niveles de sistemas de información y aplicaciones, esto es a través de una interfaz y base de
datos PI16, el cual permitirá la conexión con aplicaciones “Centinela y Finder”como se
observa en la figura 8. Esto permitirá la comunicación en todos los niveles. De igual
manera la U.E.Y-B debe crear interfaces que permitan la comunicación del sistema
SCADA que se instale con aplicaciones. Lo que permitirá que sistemas y aplicaciones se
alimenten de los servidores en tiempo real.
16. InfoPlus
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
41
Figura 8. Relaciones entre sistemas, hacia la integración
De acuerdo a los lineamientos del plan maestro de automatización, se debe
establecer la integración de los datos de manera automatizada, este es un gran logro llevado
a cabo en Occidente y Oriente, con la participación de Intesa. La comunicación se establece
por medio de la base de datos histórica PI “Servidor de datos histórico”, este puede ser
considerado como guía para que las aplicaciones y sistemas de información se alimenten de
datos en tiempo real, y así lograr la integración en todos los niveles. Esto implicaría
desarrollo de interfaces, para que haya comunicación entre aplicaciones, sistemas de
información.
DCSSCADA's
FINDER
Punto de Datos Scada/DCS
CIOC
PI
RIIPPOZOS BAJOS
MAXIMOOPTIGAS
CENTINELA
PAT
SIGEPPOZOS
COLASISGAS
CIOC PRAP
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
42
2.7. CONCEPTUALIZACIÓN DE ELEMENTOS CONSIDERADOS EN LOS
CENTROS DE CONTROL
2.7.1. Sala de control
Es un centro donde se llevan a cabo el monitoreo y control de procesos de manera remota.
Significa que es una sala de operaciones, compuesta por equipos, consolas de operación en
donde se refleja la información capturada por el SCADA. Los datos son presentados a
través de una interfaz hombre – máquina. Esta permitirá la maniobra de control de los
procesos.
En la sala de control, se encuentra personal calificado “operador”, quien tiene como
responsabilidad supervisar y controlar los procesos.
2.7.2. Repositorios o base de datos
Son los equipos encargados de almacenar los datos e información, conocimientos generados y procesos por cada una de las instalaciones y por las aplicaciones.
Es un "archivo" donde se almacenan datos de una forma estructurada. Están las
bases de datos del access del office. Si abres alguno verás que todos los datos están metidos
en una "simple" tabla.
2.7.3. SCADA
Es un sistema de control y adquisición de datos. El sistema nos permite obtener la
información que generan los dispositivos de campo. Se compone principalmente por
niveles, de acuerdo a los sistemas tradicionales y avances, cada nivel actúa de manera
diferente, cambia la concepción (anexo 1).
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
43
2.7.4. Servidores
Es una computadora que tiene la facultad para comunicarse con sistemas, ejemplo
Internet, y proporcionar la información que se presenta en forma de páginas de internet a
otras computadoras, para desplegar información al usuario.
2.7.5. Requisitos de redes
La red de control de procesos del centro de control debe poseer características
especiales, se deben cumplir ciertos requisitos. En esta sesión se exponen los requisitos y
equipos necesarios para el buen funcionamiento de la red [11].
2.7.5.1. Requisitos generales de la red de control de procesos (RCP)
En esta sesión se destacan los requisitos que deben poseer la red de control de
proceso.
FLEXIBILIDAD
Las RCP17 deben ir hacia las nuevas situaciones, agregando nuevos elementos para
acceder a los nodos, conservando su capacidad del proceso y administración de recursos de
software y hardware.
17. Redes de control de procesos
FUNCIONAMIENTO CONTINUO Tiene que ser llevado a cabo para:
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
44
i. La transmisión, usando técnicas de redundancia para bits, cables, las tarjetas de interfaz
de red, etc.
ii. El hardware, usando técnicas funcionales de modularidad (la redundancia, falta y
tolerancia de las interfaz externa) y las técnicas de escalar funcionales (chip, la tarjeta, la
red).
iii. El software de nivel, usando técnicas funcionales de modularidad y descubriendo error
y corrigiendo los protocolos.
DISTANCIA
RCPs tienen que cubrir todas las áreas geográficas dónde PDVSA opera y mantener
las facilidades de procesos. Las RCPs deben llevar a cabo, métodos de la transmisión local
y remotos, a través de sus redes de la telecomunicación digitales.
SINCRONIZACIÓN
La coherencia de distribución de bases de datos de tiempo real deben ser la garantía.
Implica una sincronización de RCPs que permita un nivel bueno de comunicación
2.7.5.2. Requisitos de tiempo real
En esta sesión se destacan los requisitos que a cada instante deben poseer la red de
control de proceso, para el suministro de información continua.
TIEMPO DE CONTESTACIÓN
Las RCPs tienen que considerar que las bases de datos a través del medio de la
transmisión sean dependientes de tiempo real.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
45
Implica, que el tiempo de la contestación depende de la velocidad de control de
procesos y la proporción de velocidad de ocupación.
Las velocidades de RCPs deben garantizar el proceso más rápido dinámico que
puede seguirse sin dificultad.
El tiempo de contestación de RCPs depende de cuántos organizadores diferentes
(PLC18, DCS19, los transmisores inteligentes, SCADAS) está entregando la información y a
qué proporción ellos lo están entregando a la red.
Las RCPs evalúan la canalización de tasa de ocupación que debe estar al máximo de
75%, para un tráfico máximo.
Se debe incluir un analizador protocolar que permita supervisan la canalización de
la tasa de ocupación. Esta función también puede ser incluida como una parte de las
herramientas de administrador de red.
EXACTITUD
Las RCPs tienen que reproducirse sólo estados exactos. Para hacer que, RCPs
tengan que llevar a cabo la medida de precisión y métodos de corrección de error que
garantizan la exactitud.
18. Controlador lógico programable
19. Sistemas de control distribuidos
2.7.5.3. Requisitos del medio ambiente
En esta sesión se destacan las condiciones que se deben cumplir para lograr el mejor
funcionamiento de la red de control de procesos.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
46
TEMPERATURA
En ciertos segmentos de la RCP, pueden exponerse el cable y componentes a los
ambientes de temperatura altos. Las RCPs debe proporcionar la protección correspondiente
contra las temperaturas altas.
GASES CORROSIVOS
Las condiciones ambientales, como la presencia de gases corrosivos. El gas
corrosivo nocivo efectúa sobre un cable no protegido o una fibra severidades.
INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS (IE)
Las RCPs puede instalarse cerca de muchas fuentes de IE (las plantas de poder,
separadores electrostáticos, los motores, etc.).
INTERFERENCIAS DE LA RADIOFRECUENCIA (IRF)
Las RCPs puede instalarse cerca de muchas fuentes de IRF (las comunicaciones
operacionales vía conexión de radio, altas emisoras impulsadas, etc.).
2.7.5.4. Requisitos de los sistemas abiertos
Las redes de control de procesos deben poseer características que permitan el acceso
a los datos, a través de aplicaciones, sistemas.
INTEROPERABILIDAD
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
47
Las RCPs deben asegurar la interoperabilidad en los niveles diferentes de la
arquitectura.
Interconectibidad
Para asegurar la interoperabilidad, las RCPs deben garantizar la interconectibidad a
diferentes niveles de la red (comunicación par a par) entre los nodos.
INTEGRIDAD
En el caso de sistemas de control, las RCPs debe asegurar la integración, usando
entradas apropiadas y los paquetes del software específicos.
2.8. MEDIOS DE COMUNICACIÓN DE LA INFORMACIÓN
Tres tipos de cableado tienen las RCPs que pueden ser considerados al instalar los
medios de comunicación de la transmisión: (1) los pares trenzado, para esos segmentos
integrados por los instrumentos, los sensores, (2) el cable Coaxial, y (3) las fibras ópticas.
2.8.1. Par trenzado de unshielded (UTP)
Los UTPs puede ser considerado para el cableado del proceso de la RCPs para
interconectar sensores, transmisores y actuadores. Además; frecuentemente su uso puede
ser considerado al interconectar los sistemas de control.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
48
La conexión entre computadoras, puede alambrarse usando UTPs. Sin embargo, no
se debe usar UTPs cuando las distancias son mayores que 90 metros, ya que intervienen
limitaciones del ancho de banda y presencia riesgo de interferencia.
2.8.2. Pares trenzado escudados (STP)
El cableado STP también es incluido en el ANSI/EIA normal 568.
STP es de hecho más resistente a los tipos de interferencia encontrados en muchos
medios. Además, STP probablemente irradia emisiones causadas por datos digitales de gran
velocidad que viajan por el cable. El problema del costo es doble. El conector escudado es
20 o más veces el costo de un conector del unshielded.
Siguiendo estas recomendaciones asegurarán que el cablegrafiando apoyarán las
velocidades a diez o más Mbps. Si se usa el cable 5 nivelado, los velocidades de 100 Mbps
pueden ser posibles.
2.8.3. Cable coaxial
El cable coaxial entra en varios formularios, calidades, y clasificaciones de servicio.
Es capaz de transmitir los datos a las velocidades muy altas (a los centenares de Mbps).
2.8.4. Fibra ópticas
El medio recomendado por vendedores de hoy para RCPs, es el cableado fibras
ópticas. La ventaja de la fibra óptica es que incluye inmunidad virtual al ruido, capacidad
sumamente alta, atenuación baja, y la fiabilidad muy alta. El cable de las fibras ópticas
puede costar veinticinco veces más que el UTP y puede ser 20% más caro que los cables
coaxiales más buenos. Además, los conectores, acopladores.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
49
Normalmente, sin embargo, las ventajas de medios de comunicación de las fibras
ópticas pesan más que la desventaja del costo.
En las aplicaciones reales, la fibra realiza sumamente bien a la distancia de varios
kilómetros y a las proporciones de datos a 150 Mbps. Debido a esto, la fibra predomina
sólo en distancias largas o las comunicaciones de gran velocidad exageradas.
2.9. EXTENSIÓN
De acuerdo con la distribución geográfica, se habla de redes:
• Locales o LAN. (Red del centro de control)
• Metropolitanas o MAN.
• Extensas o WAN.
2.9.1. Red LAN
Una red de área local, es un sistema de interconexión de equipos informáticos
distribuidos en una zona que abarca un edificio. El equipo que permite la interconexión es
un concentrador o switch. La red que se establece en el centro de control es LAN.
2.9.2. Red MAN
Una red de área metropolitana, es un sistema de interconexión de equipos
informáticos distribuidos en una zona que abarca diversos edificios, por medios
pertenecientes a la misma organización propietaria de los equipos. Es utilizada para
interconectar redes de área local.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
50
2.9.3. Red WAN
Una red de área extendida, es un sistema de interconexión de equipos informáticos
distribuidos en una zona que abarca diversos edificios. Es utilizada para interconectar redes
de área local. Esta red permitirá la comunicación entre la red LAN de control de procesos
del centro de control y la red de LAN administrativa.
2.10. PROTOCOLOS DE BAJO NIVEL
El protocolo de bajo nivel es, en cierto modo, la forma en que las señales se
transmiten por el cable, transportando tanto datos como información y los procedimientos
de control de uso del medio por los diferentes nodos. Los protocolos de bajo nivel más
utilizados son: ethernet, token ring, token bus, FDDI, CDDI, HDLC.
Los protocolos de bajo nivel controlan el acceso al medio físico, lo que se conoce
como MAC (Media Access Control) y, además, parte del nivel de transmisión de datos, ya
que se encargan también de las señales de temporización de la transmisión. Sobre todos los
protocolos de bajo nivel MAC, se asientan los protocolos de control lógico del enlace o
LLC (Logical Link Control). El protocolo a usar para el centro de control es ethernet.
2.10.1. Ethernet
El protocolo de red ethernet fue diseñado originalmente por Digital, Intel y Xerox
por lo cual, la especificación original se conoce como ethernet DIX. Posteriormente, IEEE
ha definido el estándard ethernet 802.3. Es el método de conexión más extendido en la
actualidad.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
51
La velocidad de transmisión de datos en ethernet es de 10Mbits/s.
En el caso del protocolo ethernet/IEEE 802.3, el acceso al medio se controla con un sistema
conocido como CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,
Detección de Portadora con Acceso Múltiple y Detección de Colisiones), cuyo principio de
funcionamiento consiste en que una estación, para transmitir, debe detectar la presencia de
una señal portadora y, si existe, comienza a transmitir. Si dos estaciones empiezan a
transmitir al mismo tiempo, se produce una colisión y ambas deben repetir la transmisión,
para lo cual esperan un tiempo aleatorio antes de repetir.
2.10.2. EXISTEN CUATRO TIPOS DE ETHERNET
El ethernet original. Utiliza cable coaxial grueso y transceptores insertados en él. La
longitud máxima del bus es de 500 m con 100 estaciones por segmento, a una distancia
mínima de 2.5 m entre puntos de inserción de los transceptores.
10base2.
El costo de instalación del coaxial y los transceptores de las redes 10base5 las hacía
prohibitivas para muchas empresas, lo cual indujo la utilización de un cable más fino y, por
tanto más barato, que además no necesitaba transceptores insertados en él. Por esto,
también se le conoce ethernet fino o cheaper-net (red barata). La longitud máxima es de
185 metros y un máximo de 30 estaciones por segmento.
10baseT
El costo del cable coaxial fino sigue siendo mayor que el del cable telefónico de
pares trenzados. Como en la mayoría de los edificios el tendido de la líneas de teléfono
estaba hecho con cables de cuatro pares y el teléfono solo utiliza uno, se diseñó un modo de
transmitir las señales ethernet de 10 Mbits/s sobre dos pares trenzados en segmentos de
hasta 100 metros. Esta facilidad de aprovechar los tendidos existentes ha dado gran
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
52
popularidad a este tipo de ethernet, siendo el más utilizado en la actualidad. Este tipo de
ethernet tiene una topología de estrella.
10baseF
Es la especificación ethernet sobre fibra óptica. Los cables de cobre presentan el
problema de ser susceptibles tanto de producir como de recibir interferencias. Por ello, en
entornos industriales o donde existen equipos sensibles a las interferencias, es muy útil
poder utilizar la fibra. Normalmente, las redes ethernet de fibra suelen tener una topología
en estrella.
En la actualidad han surgido nuevas especificaciones basadas en ethernet que
permiten transmitir datos a mayor velocidad como son:
Switched ethernet
Esta especificación utiliza concentradores de red con canales de comunicación de
alta velocidad en su interior, con una arquitectura similar a las centrales de teléfonos, que
conmutan (switch) el tráfico entre las estaciones conectados a ellos. Esto permite que cada
estación disponga de un canal de 10Mbits/s, en lugar de un único canal para todas ellas. La
ventaja de esta especificación es que utiliza los mismos cables y tarjetas de red que el
10baseT, sustituyéndose sólo los concentradores.
Ethernet de 100 Mbits/s(100baseX)
Esta especificación permite velocidades de transferencia de 100 Mbits/s sobre
cables de pares trenzados, directamente desde cada estación. Requiere la sustitución de los
concentradores y las tarjetas de red de las estaciones.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
53
2.11. EQUIPOS DE RED
NIC/MAU (tarjeta de red), switch, routers, servidores de terminales e impresoras.
2.11.1. NIC/MAU (tarjeta de red)
Network Interface Card (Tarjeta de interfaz de red) o Medium Access Unit
(unidad de acceso al medio).
Es el dispositivo que conecta la estación (ordenador u otro equipo de red) con el
medio físico. Se suele hablar de tarjetas en el caso de los ordenadores, ya que la
presentación suele ser como una tarjeta de ampliación de los mismos, diferente de la placa
de CPU, aunque cada vez son más los equipos que disponen de interfaz de red,
principalmente ethernet.
A veces, es necesario, además de la tarjeta de red, un transceptor. Este es un
dispositivo que se conecta al medio físico y a la tarjeta, bien porque no sea posible la
conexión directa (10base5) o porque el medio sea distinto del que utiliza la tarjeta.
2.11.2. Switch
Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. La variedad de tipos
y características de estos equipos es muy grande. En un principio eran solo switch de
cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidades, como aislamiento de
tramos de red, capacidad de conmutación de las salidas para aumentar la capacidad de la
red, gestión remota, etc. La tendencia es a incorporar más funciones.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
54
2.11.3. Router
Son equipos de interconexión de redes que actúan a nivel de los protocolos de red .
Permite utilizar varios sistemas de interconexión mejorando el rendimiento de la
transmisión entre redes. Su funcionamiento es más lento que los bridges pero su capacidad
es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas en un protocolo, por medio de otra
que utilice un protocolo diferente.
2.11.4. Servidores de terminales e impresoras
Son equipos que permiten la conexión a la red de equipos periféricos tanto para la entrada
como para la salida de datos. Estos dispositivos se ofrecen en la red como recursos
compartidos. Así un terminal conectado a uno de estos dispositivos puede establecer
sesiones contra varios ordenadores multiusuario disponibles en la red. Igualmente,
cualquier sistema de la red puede imprimir en las impresoras conectadas a un servidor.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
55
CAPÍTULO III. EVALUACIÓN Y
DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN
ACTUAL
3. INTRODUCCIÓN
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
56
En este capítulo se realiza el análisis de la situación de la U.E.Y-B. el cual es importante
para tener la visión del área en el que se desarrolla el proyecto. Se comienza con la
exposición de los procesos y departamentos involucrados en la automatización. El bosquejo
de las variables a automatizar. Las plataformas usadas en producción para almacenar la
información. La manera como se forma el ambiente integrado. Se desarrollan tablas
representado como la información fluye hasta llegar al personal que la requiere y por último
se expone la infraestructura existente en las instalaciones y la producción asociada a cada
instalación.
La situación de la unidad de explotación está enmarcada en función de las fortalezas,
oportunidades, debilidades y amenazas, desarrolladas en el capítulo 1.
3.1. PROCESOS INVOLUCRADOS EN LA AUTOMATIZACIÓN
El plan maestro de automatización involucra todo el negocio de explotación
petrolera desde producción hasta llegar a sus clientes finales. Por lo que se tienen macro
procesos. Sin embargo abarca directamente al proceso de producción y repercutirá de
manera indirecta a estudios integrados, desarrollo de yacimientos, infraestructura y control
y gestión.
Decimos que el plan involucra directamente al proceso de producción y los procesos
asociados como son extracción, tratamiento y mantenimiento. A través de la
automatización subsuelo – superficie se logrará su objetivo. La gerencia de producción será
el ente que define cuáles son los procesos que tienen necesidad de automatizar y las
variables que se desean medir, y que con apoyo del departamento de infraestructura,
optimizan las instalaciones a través de la automatización de los sistemas de producción.
3.1.1. Procesos de la U.E.Y-B
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
57
La automatización involucra todos los procesos pertenecientes a la U.E.Y.B, como
se observa en la figura 9. Involucra esencialmente el proceso de producción, pues son los
directamente encargados de obtener la producción.
Figura 9. Procesos de la U.E.Y-B
3.1.1.1. Macro procesos involucrados en producción
En la figura 10 se muestran los procesos involucrados en producción. Quienes son
los responsables directos de mantener la producción.
CONTROL Y GESTION
ESTUDIOS INTEGRADOS
INFRAESTRUCTURA
DESARROLLO DEYACIMIENTOS
OPTIMIZACION DEPRODUCCION
MANEJO YTRATAMIENTO DE
FLUIDOSMANTENIMIENTO
OPERACIONAL
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
58
Figura 10. Procesos de Producción
3.1.1.1.1.Sub procesos asociados a los procesos de extracción, tratamiento y mantenimiento
Dentro de los macro procesos de producción, existen subprocesos que se llevan a cabo, estos son:
Extracción (operaciones de producción y optimización)
Estos involucran los subprocesos que permiten extraer el crudo de los pozos, así
como también las pruebas de producción que se le realizan a los mismos con la finalidad de
conocer cual es su productividad, las líneas que permiten el transporte del crudo desde los
pozos hasta las estaciones de flujo.
• Pozos
• Recolección
• Prueba de pozo
INFRAESTRUCTURA
CONTROL Y GESTION
DESARROLLO DE YACIMIENTOS
ESTUDIOS INTEGRADOS
OPTIMIZACION TRATAMIENTO DE FLUIDO
MANTENIMIENTO OPERACIONAL
OPERACIONES DE PRODUCCION
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
59
Tratamiento de fluidos
Involucra las instalaciones donde se lleva a cabo los la separación de gas y fluido,
así como también la separación del agua y petróleo neto, y posteriormente el tratamiento de
las aguas para obtener la descarga al ambiente del agua acorde a la ley del ministerio de
energía y minas.
• Involucra los sub procesos de estaciones de flujo y efluentes
Mantenimiento
Encargados de mantener las instalaciones en condiciones favorables, con la
finalidad de prever problemas en las instalaciones.
• Mantenimiento dinámico, estático y servicios eléctricos.
3.1.1.2. Sub procesos involucrados en la automatización pertenecientes a la U.E.Y.B.
• Estudios integrados (encargado de realizar una caracterización completa de los
yacimientos y determinación de reservas)
• Desarrollo de yacimientos (son los encargados de generación de potencial y
monitoreo de yacimiento)
• Control y gestión (velar por el cumplimiento de leyes y normas que regulan las
actividades propias de producción)
• Infraestructura (adecuación de instalaciones, velar por el buen funcionamiento de
infraestructura).
3.1.1.3. Relación entre departamentos y superintendencias.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
60
• Los sub departamentos involucrados en producción, tienen relación directa, deben
estar en continua comunicación para generar la producción requerida.
• Operaciones de producción, emite informes diarios a todos los departamentos de la
U.E. incluyendo al gerente de producción y de la U.E. Evalúa PD con respecto a PT
emitida por desarrollo de yacimiento.
• Desarrollo de yacimiento, de acuerdo al potencial que se tiene establecen pozos que
se van a perforar y emite información a estudios integrados e infraestructura.
• Estudios integrados, emite prospectividad de pozo, analiza donde esta el petróleo y
emite cartera de oportunidades (caracterización de yacimiento, reservas). Esta en
continua comunicación con desarrollo de yacimiento y producción.
• Infraestructura, según requerimientos de operaciones de producción y desarrollo de
yacimiento. Emite planificación de rediseño de las instalaciones a control y gestión.
• Todos los departamentos emiten información a control y gestión, quienes velaran
por el cumplimiento de leyes y normas que regulan las actividades propias de
producción.
• Control y gestión a igual que todas las superintendencias emiten información al
gerente de la U.E.
• El gerente esta en continua retroalimentación con las superintendencias.
3.2. VARIABLES GENERALES MEDIDAS DE LOS POZOS
Los datos de las variables de pozos son tomados directamente por los chequeadores
y operadores. Los cuales tienen la función de ir a las instalaciones y tomar los datos que
marcan los equipos e instrumentos, también posee la responsabilidad del control de los
procesos: encienden y apagan motores de los pozos, llevan el control de los datos
visualizados en planillas u hojas, formatos, los entregan a los ingenieros, quienes realizan
un primer chequeo, y posteriormente los entregan a los supervisores, quienes son los
encargados de cargar la información en Excel, y los datos de presiones y temperatura de
cabezal se carga a Centinela.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
61
• Parámetros de superficie
• Parámetros eléctricos
• Parámetros físicos del motor
• Antiincrustante
3.3. VARIABLES GENERALES MEDIDAS DE LAS ESTACIONES DE FLUJO
Operadores y chequeadores: son los encargados de chequeo y manipulación de
válvulas, miden tanques cambian motores y bombas, distribuyen química, chequean
funcionamiento de motores, bombas, tanques, obtienen los datos de todos los subprocesos
asociados a las estaciones de producción, entregan datos a los ingenieros quienes chequean
datos y entregan a los supervisores para que los carguen en formatos de excel.
3.3.1. Subprocesos asociados
Dentro de las estaciones de flujo se llevan a cabo procesos, que permiten obtener el
petróleo con la menor cantidad de agua y gas, estos son:
• Inyección de química demulsificante
• Inyección de química clarificante
• Separadores de gas
• Sistema de calentamiento
• Tanques de almacenamiento
• Enfriadores fin–fan cooler
• Tanques de lavado
• Sistema de bombeo
3.4. VARIABLES GENERALES MEDIDAS DE LOS EFLUENTES
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
62
El personal de tratamiento toman muestras en cuatro puntos, antes y después del
tanque de lavado, después de la tanquilla API y después de la laguna de enfriamiento, como
se muestra en la figura 11.
Las muestras se realizan cada 15 días. Obteniendo:
• La temperatura e hidrocarburos en agua, se hallan en todos los puntos
• Los fenoles, antes de la laguna de tratamiento y cuando se envía al ambiente
• Cloruros en agua, en la descarga al ambiente
• P.H.
Figura 11. Esquema de obtención de datos de efluentes
El personal de tratamiento toma muestras y las lleva al laboratorio donde las
analizan e informan al ingeniero de tratamiento sobre los resultados obtenidos quien es el
encargado de cargar la información a Excel, se tienen registros historiales de las muestras
en Excel, el ingeniero informa al líder y posteriormente este informa al gerente.
Con los datos del análisis se realizan diversas actividades:
• Detectan fallas en los puntos
• Costos
• Eficiencia del tratamiento
• En lugar de tratar con inyección de química tratan con temperatura.
Tanque de Lavado
Separador API
Lagunas
Sistema de enfriamiento
Descarga de Agua al ambiente
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
63
3.4.1. Sub procesos asociados:
En el sistema de tratamiento de aguas, se llevan a cabo sub procesos que permiten
una óptima descarga del agua al ambiente, estos son:
• Unidad de flotación
• Tanquilla API
• Tanquilla de aguas aceitosas
• Sistema de enfriamiento de agua
3.5. INFRAESTRUCTURA Y PRODUCCIÓN ASOCIADA EN LAS INSTALACIONES DE LA UNIDAD DE EXPLOTACIÓN DE YACIMIENTOS DE BARINAS
La información de producción fué obtenida de los registros diarios de PDVSA SUR,
con fecha del 13 de Noviembre del 2001. La información de la infraestructura de las
instalaciones se obtuvo del personal que labora en la U.E.Y-B y de visitas directas a las
instalaciones.
3.5.1. Estaciones de flujo y efluentes
Actualmente se tienen 4 estaciones de flujo y 1 sub-estación, estas son:
• Estación MINGO • Estación SINCO-D • Estación SILVESTRE-B • Estación SILVAN • Sub Estación BORBURATA
3.5.1.1. Estación de flujo Silvan
La estación de flujo Silvan, tiene asociada una producción que se maneja
diariamente, como se muestra en la tabla 1, así como también una infraestructura, como se
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
64
muestra en la tabla 2, donde se llevan a cabo los distintos sub procesos y que permiten
obtener la producción asociada.
Tabla 1. Producción asociada a la estación Silvan
AREA MBFPD20 BNPD21
SILVAN 32,01 15153
En la actualidad, esta estación procesa la producción de los campos Borburata,
Bejucal y Silvan, esta última conformada por dos (02) vertientes: norte y sur.
El sistema de bombeo está formado por cuatro (4) bombas, impulsadas por cuatro
motores eléctricos.
20. Miles de Barriles de Fluido por Día
21. Barriles Netos de Petróleo por Día
Tabla 2. Infraestructura de la estación Silvan
Estación Silvan
Infraestructura Existente
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
65
Equipo / Instalación Cantidad Observaciones
Tanques de Lavado 2 Cap. 14000 BBL (activo) Cap. 6700 BBL (inactivo)
Tanque de Prueba 1 Cap. 1500 BBL
Tanques de Bombeo 3 Cap. 5000BBL c/u, 1 post lavado de rebose
Separador de Gas 1 Separador Trifásico
Bombas de Rebombeo 4 Bombeo desde la Estación hasta P.T.S
Bomba de Recirculación 4 1 de Tanquillas API, 1 de bandeja de lavado, 1 del tanque de prueba, 1 de
crudo
Bomba Inyección de Química 1 Desplazamiento Positivo.
Unidad de Flotación 2 1 inactiva
Tanquilla API 2 1 Separador y otra de contingencia
Lagunas de Enfriamiento 5 3 activas y 2 de contingencia
Sistema de Enfriamiento 1 Tipo Cascada: 1 tubería alimenta 4 torres
Planta R.L.C 1
Produce 40 BPD Condensado, sus componentes son: 1 Finfan Cooler, 1 separador, 1 bomba de recirculación
(bombeo a tanque), 1 tanque de gasolina de 5000 Lts.
3.5.1.2. Estación de flujo Sinco D
En esta estación existen cuatro bombas reciprocantes, impulsadas por motores General Electric Siemens.
La infraestructura empleada para el procesamiento de la producción dentro de ésta
Estación, se muestra en el siguiente cuadro.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
66
La estación de flujo Sinco D, tiene asociada una producción que se maneja
diariamente, como se muestra en la tabla 3, así como también una infraestructura, como se
muestra en la tabla 4, donde se llevan a cabo los distintos sub procesos y que permiten
obtener la producción asociada.
Tabla 3. Producción asociada a la estación Sinco D
AREA MBFPD BNPD
SINCO D 123.5 9013
Tabla 4. Infraestructura de la estación Sinco D
Estación Sinco D Infraestructura Existente
Equipo / Instalación Cantidad Observaciones
SSeeppaarraaddoorr ddee GGaass 1 Trifásico
SSeeppaarraaddoorr ddee GGaass VVeerrttiiccaalleess 6 5 en línea y 1 depurador
Planta RLC 1
Producción: 60-70 BPD de Condensado, sus componentes
son: 1 Finfan Cooler, 2 intercambiadores de
calor(enfriador agua-gas), 3 separadores, 2 bombas de
recirculación.
TTaannqquuee ddee LLaavvaaddoo 2 Capacidad: 80 y 27 MBLS respectivamente
Tanque de Bombeo 1 Capacidad 13 MBLS
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
67
Tanque de prueba 1
FFoossaass AAPPII 1
BBoommbbaa ddee IInnyyeecccciióónn ddee QQuuíímmiiccaa 2 Desplazamiento positivo, 1
clarificante y 1 desimulsificante
BBoommbbaa rreebboommbbeeoo GGaassoo && BBuurrnneerr 4 Bombeo a P.T.S.
3 Activas - 1 Reserva
UUnniiddaaddeess ddee FFlloottaacciióónn 2 Inactivas Actualmente
LLaagguunnaass ddee EEnnffrriiaammiieennttoo 5
TToorrrreess ddee EEnnffrriiaammiieennttoo 3
BBoommbbaass ddee rreecciirrccuullaacciióónn 9
1 de API, 1 del tanque de prueba, de agua 4 a torres, 2 de de agua fria a tanques de lavado (actuan para enfriamiento), 1 tanquilla de
sala de bomba
3.5.1.3. Estación de flujo Mingo
El Sistema de Bombeo está formado por dos (2) bombas reciprocantes, impulsadas por dos motores.
La estación de flujo Mingo, tiene asociada una producción que se maneja
diariamente, como se muestra en la tabla 5, así como también una infraestructura, como se
muestra en la tabla 6, donde se llevan a cabo los distintos sub procesos y que permiten
obtener la producción asociada.
Tabla 5. Producción asociada a la estación Mingo
AREA MBFPD BNPD
MINGO 61,73 3125
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
68
Tabla 6. Infraestructura de la estación Mingo
Estación Mingo
Infraestructura Existente
Equipo / Instalación Cantidad Observaciones
TTaannqquueess ddee LLaavvaaddoo 2 Cap. 13300 BBL (activos)
TTaannqquuee ddee ppoosstt llaavvaaddoo 1 Cap. 40000 BBL (activo) de agua
TTaannqquuee ddee PPrruueebbaa 1 Cap. 1500 BBL
TTaannqquueess ddee BBoommbbeeoo 1 Cap. 5000 BBL (activo)
BBoommbbaass ddee rreebboommbbeeoo mmaarrccaa GGaassoo 2 Bombeo desde la Estación hasta
P.T.S
BBoommbbaa ddee RReecciirrccuullaacciióónn 3 Taquillas API.
BBoommbbaa IInnyyeecccciióónn ddee QQuuíímmiiccaa 1 Desplazamiento Positivo.
UUnniiddaadd ddee FFlloottaacciióónn 1 Sin instalar
TTaannqquuiillllaa AAPPII 1 Separador
LLaagguunnaass ddee EEnnffrriiaammiieennttoo 3
SSiisstteemmaa ddee EEnnffrriiaammiieennttoo 1 3 Torres de enfriamiento, 6 aspersores, 2 sopladores (absorben oxigeno)
3.5.1.4. Estación de flujo Silvestre
El Sistema de Bombeo está formado por dos bombas centrifugas, alimentadas por motores General Electric.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
69
La estación de flujo Silvestre, tiene asociada una producción que se maneja
diariamente, como se muestra en la tabla 7, así como también una infraestructura, como se
muestra en la tabla 8, donde se llevan a cabo los distintos sub procesos y que permiten
obtener la producción asociada.
Tabla 7. Producción asociada a la estación Silvestre
AREA MBFPD BNPD
SILVESTRE 33,9 3284
Tabla 8. Infraestructura de la estación Silvestre
Estación SILVESTRE
INFRAESTRUCTURA EXISTENTE
Equipo / Instalación Cantidad Observaciones
TTaannqquuee ddee LLaavvaaddoo 1 Capacidad: 40 MBLS
Tanque de almacenamiento 1 6.7 MBLS
Tanque de prueba 1 5 MBLS
FFoossaass AAPPII 1
BBoommbbaa ddee IInnyyeecccciióónn ddee QQuuíímmiiccaa 1 Desplazamiento positivo
BBoommbbaass ddee rreecciirrccuullaacciióónn 3 1 API, 1 del tanque de lavado, 1 bombas de crudo
BBoommbbaa rreebboommbbeeoo IInnggeerrssoollll RRaanndd
1
Bombeo a P.T.S.
LLaagguunnaass ddee EEnnffrriiaammiieennttoo 7
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
70
3.5.1.5. Estación de flujo Palmita
La estación de flujo Palmita, tiene asociada una producción que se maneja
diariamente, como se muestra en la tabla 9, así como también una infraestructura, como se
muestra en la tabla 10, donde se llevan a cabo los distintos sub procesos y que permiten
obtener la producción asociada.
Tabla 9. Producción asociada a la estación Palmita
AREA MBFPD BNPD
PALMITA 28,3 4578
Tabla 10. Infraestructura de la estación Palmita
Estación PALMITA
INFRAESTRUCTURA EXISTENTE
Equipo / Instalación Cantidad Observaciones
TTaannqquuee ddee LLaavvaaddoo 1 Capacidad: 67 MBLS
Tanque de almacenamiento 1 5 MBLS
Tanque de prueba 1 1 MBLS
BBoommbbaass CCeennttrriiffuuggaass 2
SSeeppaarraaddoorr ddee ggaass 1 En línea de producción
LLaagguunnaass ddee ddeeccaannttaacciióónn 3 Sistema de tratamiento de efluentes
CCaalleennttaaddoorr 1 Tratador Vertical 1350000 Btu/hr.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
71
3.5.1.6. Sub estación Borburata
La sub estación de flujo Borburata, tiene una infraestructura, como se muestra en la
tabla 11, donde se llevan a cabo los distintos sub procesos y que permiten obtener la
producción asociada. Es de acotar que es la sub estación que maneja mayor producción de
Barinas.
Tabla 11. Infraestructura de la sub estación Borburata
Estación BORBURATA
INFRAESTRUCTURA EXISTENTE
Equipo / Instalación Cantidad Observaciones
TTaannqquuee ddee PPrruueebbaa 3 Cap. 500 BBL
TTaannqquueess ddee BBoommbbeeoo ((ssoolloo ddee ccoonnttiinnggeenncciiaa)) 1 Tanque solo en caso de rebose
SSeeppaarraaddoorr ddee GGaass 2 Separador Bifásico
BBoommbbaass ddee rreebboommbbeeoo ggaassoo 3 Bombeo desde Borbuata hasta Silvan, 2 Boornemann de rebombeo inactivas de contingencia
BBoommbbaa ddee RReecciirrccuullaacciióónn 1
BBoommbbaa IInnyyeecccciióónn ddee QQuuíímmiiccaa 1 Desplazamiento Positivo.
PPllaannttaa RR..LL..CC 1 Componentes: 1 Finfan Cooler, 1 separador de gas, 1 bomba de recirculación
3.5.1.7. Sinco A, Sinco B Y Sinco C
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
72
La estación de flujo Silvan, tiene asociada una infraestructura, como se muestra en
la tabla 12, donde se llevan a cabo los distintos sub procesos y que permiten obtener la
producción asociada.
Tabla 12. Infraestructura de las sub estaciones Sinco A, B y C
Tanque De Prueba 1
BBoommbbaass ddee rreecciirrccuullaacciióónn 1
En la figura 12 se muestran las estaciones de flujo de la U.E.Y-B, en donde se destaca la
producción asociada y las distancias entre ellas.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
73
Figura 12. Estaciones de flujo de la U.E.Y-B
3.5.1.8. Pozos
Básicamente la U.E.Y-B cuenta con 115 pozos activos y posee dos métodos de
producción, 76 levantamiento artificial por bombeo electro sumergible y 39 levantamiento
artificial por bombeo mecánico. La distribución de los pozos en los campos y su tipo de
bombeo se muestra en la tabla 13 (para la fecha del 23 de Noviembre de 2001).
P. T. S.
8”x5,8
8”x8,0
8”x 12,0
8”x8,0 Km
10”x7,
16”x3,5 Km
6”x0,6
16”x4,0 Km
8”x26,
6”x17,4 Km 8”x 8 Km
HACIA LA REFINERIA EL PALITO
DESDE U. E. APURE
6”x 0,2 K
BORBURATA 16131 BPD
PALMIT
SILVAN
CAIPE 1861 BPD
MAPORAL 1139 BPD
SILVAN 1207 BPD
SILVESTRE 3415 BPD
SILVESTRE
MING
SINC
MINGO 3415 BPD HATO
3564 BPD
SINCO 5544 BPD
8”x
6200 BPD
20”x 300 Km
20”x 350 Km
CAPACIDAD LAVADO Y ALMACENAMIENTO: MINGO: 212.000 BLS / 5.000 BLS.SINCO D: 500.000 BLS / 16.000 BLS. SILVESTRE: 135.000 BLS / 10.000 BLS
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
74
Tabla 13. Distribución de pozos en los campos y sus tipos de levantamiento artificial
TOTAL POZOS ACTIVOS POZOS
INACTIVOS
BES BM BES BM BES BM
UEY BARINAS 104 109 213 76 39 115 28 70 98
EF- SILVAN 42 26 68 22 8 30 20 18 38
Campo
Caipe 1 3 4 1 2 3 0 1 1
Obispos 1 0 1 0 0 0 1 0 1
Torunos 7 1 8 1 0 1 6 1 7
Maporal 6 10 16 4 4 8 2 6 8
Silvan 8 10 18 5 1 6 3 9 12
Lomas 0 1 1 0 0 0 0 1 1
Palmita 0 1 1 0 1 1 0 0 0
Bejucal 7 0 7 3 0 3 4 0 4
Borburata 12 0 12 8 0 8 4 0 4
EF- SINCO D 54 50 104 47 7 54 7 43 50
Campo
Hato 10 5 15 9 0 9 1 5 6
Silvestre 16 21 37 13 4 17 3 17 20
Sinco 28 24 52 25 3 28 3 21 24
EF-MINGO 8 33 41 7 24 31 1 9 10
Campo
Mingo 8 33 41 7 24 31 1 9 10
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
75
3.6. DIAGNÓSTICO GENERAL DE LAS PLATAFORMAS EXISTENTES COMO SOPORTE A LA BASE DE DATOS DE PRODUCCIÓN
A continuación se realiza un diagnóstico de los diferentes sistemas que se emplean actualmente para almacenar la información de producción.
3.6.1. Centinela
Centinela es un sistema corporativo, formado por 11 aplicaciones y para efectos de
nuestro interés resulta necesario el uso del modulo POZO, cuya aplicación facilita el control y seguimiento diario de los parámetros del comportamiento de producción, asegurando flexibilidad de respuestas de producción, inyección, control, seguimiento y análisis de las operaciones actuales y futuras, consolidando los resultados contables del resto de las aplicaciones para realizar balances operacionales y oficiales de crudo. Es el repositorio histórico de producción.
La aplicación Centinela reposa en un servidor UNIX (solaris) 8, actualmente se plantea migrar a una plataforma UNIX 2.6
El manejador de base de datos es oracle 7.3.4. y actualmente se plantea migrar a Oracle 8i.
Es de acotar que Centinela en el Distrito Sur no posee una interfaz con los sistemas Scada, aplicación prueba de pozo.
3.6.2. Finder
Es un sistema propio de Schlumberger, es muy flexible, posee interfaces con
aplicaciones que requieren todas las áreas de PDVSA SUR, producción, yacimiento, etc.
La aplicación Finder reposa en un servidor UNIX. El manejador de base de datos es oracle 7.3
Los datos cargados manualmente a Centinela se transfieren a Finder a través de
interfaces. Posee datos de sub-suelo, perfiles, sísmica, activos(núcleos), reservas.
3.6.3. OFM (oil field manager)
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
76
Contiene el historial de producción, tablas, gráficas, mapas de yacimiento, pozos,
trabajos. Se pueden hacer simulaciones.
Es un sistema propio de Schlumberger
Los datos que posee Finder se transfieren a OFM a través de interfaz
3.6.4. DFW (dimms for windows)
Es una base de datos que contiene los datos de perforación.
3.7. FLUJO DE DATOS AMBIENTE INTEGRADO DE PDVSA
PDVSA SUR posee su sistema de integración de información, la cual involucra
sistema y aplicaciones, algunas de las cuales a través de interfaz permiten la comunicación
entre ellas, y también de manera manual. El flujo de información se maneja en un
porcentaje mayor de manera manual, pudiéndose así lograr la integración de los datos de
todos los procesos.
Contratistas como Schlumberger, Intesa, Etc. han desarrollado los sistemas y
aplicaciones.
En la figura 13, se destacan tres fases:
• Fase de recolección
Se obtienen datos de campo de sísmica, perfilaje, exploración, perforación,
producción y reacondicionamientos RA/RC.
• Fase de almacenamiento
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
77
Todos los datos se transmiten a FINDER, es la base de datos histórica corporativa,
contiene los datos de subsuelo, perfiles, sísmica, activos (Núcleos), reservas, producción la
cual es la encargada de administrar la información a los diversos ambientes y a la base de
datos ARCINFO, contiene los datos de superficie.
• Fase de sistemas de apoyo
Tanto Finder como Arcinfo administran información que será transmitida a través de interfaz a los ambientes de gestión:
- SAP
- SIPEP: información de reservas de yacimiento
- SIBI: información gestión estratégica
- SGP: datos de pozo (coordenadas generales, producción) y datos de reserva
- SUPI: datos de pozos (coordenadas, generales, producción) y datos de reserva
También se transfiere información a ingeniería, proyectos, estudio y monitoreo.
Flujograma General
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
78
Ingeniería, proyectos, Ambiente de gestión
Sigemap OFM
estudios y monitoreo
Carpeta de pozo
Figura 13. Ambiente integrado
3.7.1. Almacenamiento de información
La información fluye desde el momento en que se obtiene del campo hasta llegar a
los sistemas, donde está disponible a los departamentos que la requieran.
EXPLORACION PERF. PRODUCCIONSISMICAREDES DE CAMPO (Automatización Pozos/Plantas/etc….
PERFILAJE RA/RC
Núcleos DFW Centinela Datos de
coordenadas oficiales y
desvío
Sísmica y Informaci
INTERFAZ DFW- FINDER INTERFAZ CENTINELA- FINDER
Datos de Sub-SueloPerfiles, Sísmica, activos(Núcleos)
Reservas
Datos de Superficie
ARCINFO
FINDER
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
79
3.7.1.1. Flujo de datos general para ingeniería, proyectos, estudios, monitoreo, gestión, sigemap y OFM
Los datos son obtenidos de manera manual de las instalaciones de campo:
SISMICA, PERFILES, DATOS DE COORDENADAS OFICIALES, DATOS DE
DESVIO, INFORMACION OFICIAL, PERFORACIÓN, REACONDICIONAMIENTO Y
PRODUCCION
Estos generan información de: localizaciones, Estratigrafía, información general de
pozo o punto de superficie, data general de muestras, petrofísica y reservas.
Datos de perfiles y sísmica
Los datos de sísmica y perfiles generan información de Estratigrafía
Datos de desvío de coordenadas oficiales y
SISMICA Parámetros adquisición Parámetros procesamiento Navegación Datos sísmicos
PERFILES Pozo Perfil Curva Corrida Tope y base Nombre de la CIA Fecha de perfilaje
ESTRATIGRAFIA Formación Miembro Topes Arenas Yacimiento Porosidad Saturación Arcilla
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
80
También se requieren datos que posee la aplicación NUCLEOS (se refiere a los pozos):
Los datos que posee NUCLEOS generan información:
DATOS DE COORDENADAS OFICIALES: Nombre del pozo. Fuente de información. Calidad de la localización. Datum coordenadas geográficas. Latitud geográfica. Longitud geográfica. Origen plano. Coordenadas planas (norte/ este ). Coordenadas utm (norte). Coordenadas utm (este). Longitud meridiano central. Esferoide. Localización. Parcela.
DATOS DE DESVIO Nombre del pozo. División. Levantamiento. Fuente. Compañía. Tvd. Azimuth Inclinación. Md.
MUESTRA DE PAREDES: Nombre de la compañía. Pozo. Fecha de toma de muestra. Tope y base de las muestra.
MUESTRA DE CANAL Nombre de la compañía. Pozo. Fecha de toma de muestra. Tope y base de las muestra.
MUESTRADE NÚCLEO Nombre de la compañía. Pozo. Fecha de toma de muestra. Tope y base de las muestra. número de núcleo. Nú d l
RESERVAS Yacimientos Análisis volumétrico Propiedades Yacimiento Proyectos de recuperación Reservas probadas Reservas probables Reservas posibles Descubrimientos, extensión Revisión de reservas
PETROFISICA Evaluación Método Zona base Zona tope Arenas netas
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
81
Datos de información oficial se rasterizan21 y van a carpeta de pozo
Con estos datos se genera información de localizaciones:
Datos de perforación, producción y Reacondiconamientos
Para cargar los datos de perforación, producción y RA/RC22, se emplean dos aplicaciones DFW y CENTINELA.
DFW
DATOS GENERALES Pozo Tipo de pozo Municipio Parcela
INFORMACION OFICIAL Cartas del MEM Documento oficia
CARPETA DE POZO
LOCALIZACIONES Nombre de Localización Ubicación Geográfica Objetivo
DDAATTOOSS DDEE PPEERRFFOORRAACCIIOONN Informe Diario de Actividad Sumario Geológico Nombre Oficial del Pozo Eventos Generales Datos de Actividades Well Planning Costos de Actividades
COMPLETACION Pozo Equipos Tuberías Prueba Oficial Tipo Completación Edo. Completación Símbolo
CAÑONEO Estado de Perforación Fecha Inicio Numero de Trabajo Paso Perforación Tope de Intervalo Base de Intervalo
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
82
Área Gabarra Objetivo de perforación Fecha de perforación
Centinela
Es el repositorio histórico de Producción, posee la siguiente información:
INYECCION DE FLUIDOS: Pruebas Cálculos y balances Informes
PPOOZZOO Información básica. Eventos operacionales. Mediadas operacionales. Pruebas de producción. Muestras de producción. Análisis y diagnóstico. Yacimientos Balances. Informes
CRUDO: Mediciones de fluidos.Instalaciones. Tratamiento químico. Balances contables. Informes. Movimiento Deshidratación
INSTALACIONES Sistema de producción. Instalaciones. Equipos. Línea de producción. Nodos, punto de recibo y entrega.
DETALLES DE PRODUCCION: Nombre del pozo Yacimientos Medidas Pruebas de laboratorio Sarta Fecha de completación Mecánica y oficial Mangas
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
83
A través de una interfaz se transfiere información de Centinela a Finder, generando:
3.8. SITUACIÓN GENERAL DE ADQUISICIÓN DE LA INFORMACIÓN EN LA UNIDAD DE EXPLOTACION DE BARINAS
Un proceso se considera automatizado sí la adquisición de datos se realiza de
manera remota a través de las diferentes medios de comunicación y transmisión, cuya
información será obtenida y presentada, para su manipulación, ejerciendo supervisión y
control de los procesos. Es por ello que afirmamos que la Unidad de Explotación de
Barinas no posee ningún proceso automatizado, en el ámbito de pozos se tiene 0% de
automatización, y en el ámbito de las Estaciones de Flujo se tiene 7 % de automatización
(solo se posee la instalación de instrumentos de automatización, pero hasta el momento no
se ha transmitido la información a través de Sistemas Scada a centros de control).
Actualmente la adquisición de la información y control de los procesos: extracción,
tratamiento de fluidos y mantenimiento operacional se realiza de manera manual en todos
los procesos.
3.8.1. Procedimientos actuales de adquisición de datos de los procesos en producción
En el área de Barinas, la obtención de la información tanto para los procesos de
extracción como tratamiento de fluidos, se realiza de manera manual, sin embargo siguen
planes de automatización, por los beneficios que ella proporciona, en cuanto a seguridad de
personal, seguridad instrumental, ahorro de tiempo, etc.
PPOOZZOO Eventos operacionales. Muestras Pruebas Cambios
PPRROODDUUCCCCIIOONN Oficial Real Fiscalizada
DDEEFFIINNIICCIIOONN ZZOONNAA CCOOMMPPLLEETTAACCIIOONN Datos básicos Intervalo Yacimiento
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
84
3.8.1.1. Variables de muestras y pruebas de producción
En la figura 14, se muestra como es el proceso de pruebas de producción, desde la
obtención de las muestras del pozo hasta que llega a los sistemas. Iniciando con la carga de
la información de forma manual a Centinela y posteriormente se integra a los sistemas
Finder y OFM a través de interfaz. Posteriormente se accede a la información a través de
accesos directos.
Figura 14. Diagrama de flujo para muestras y pruebas de producción
POZO
CENTINELACENTINELA
FINDERFINDER
GENERACIÓN DEDATOS
GENERACIÓN DEDATOS
OPENDOX OPENDOX
CARPETA DE POZO
CARPETA DE POZO
Por la línea del pozo se extrae una muestra se lleva al laboratorio y se realiza el análisis de muestra, obteniéndose % AyS y gravedad API. Por la línea de prueba fluye el crudo donde posteriormente llegara a un tanque de Prueba en la Estación de Flujo, obteniéndose análisis del comportamiento del pozo
Vía interfaces losdatos pasan a labase de datosFINDER
Los datos obtenidos son llevados a los ingenieros para su supervisión y posteriormente entregados a los supervisores de área, encargados de cargar la información en Centinela
Pozo completación: Supervisor y Operador sedirigen al pozo y obtienen un Reporte dePrueba Oficial, lo envían al Técnico deYacimiento y éste lo envía al Director deInspección Técnica de Hidrocarburos del MEM,por último se envía, copia firmada y sellada alCentro de Información Técnica. Casosespeciales: Programa de servicio, propuestade estimulación, programa de lavado con ácido,Etc.. se toma la ultima prueba y estos datosvan a Opendox y carpeta de pozo.
Se coloca el sello de rasterizado y se archiva en carpeta de pozo.
Línea de fluido
Los documentos Se rasterizan y se incluye en la base de datos
de Opendox.
OFM OFM
OFM utiliza una especie defiltro y se trae los datos querequiere de FINDER
Los datos de muestra se obtienen del análisis en el laboratorio, y los de prueba de pozo, los chequedores las realizan en los tanques de prueba ubicado en las estaciones
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
85
En la figura 15 se visualiza la manera como es el proceso de obtención del petróleo, desde
que se extrae del pozo, hasta llegar a la estación de flujo, donde se lleva a cabo el
tratamiento adecuado del petróleo.
Figura 15. Representación gráfica de pruebas de producción
Se toman muestras a evaluar en laboratorio y emitir información con las características de los fluidos.
Línea De Flujo
Pozo
En los tanques de prueba de la estación de flujo se realizan las pruebas de producción, los cuales son llevadas a cabo por chequeadores de campo, quienes toman una medida inicial y final del tanque, a través de un prorrateo obtienen los datos de producción del pozo.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
86
3.9. MODELADO DE LOS PROCEDIMIENTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES En esta sesión se indican los departamentos involucrados en la automatización y se
desarrollan los esquemas de integración de la información.
3.9.1. Flujograma de los departamentos involucrados y la relación entre ellos La U.E.Y-B está constituida por departamentos que son los encargados de que se
lleven a cabo los procesos que involucra obtener el petróleo, cada uno de ellos tiene
funciones propias. A su vez todos los departamentos tienen relación. Cada uno de ellos
emiten información que a su vez deben proporcionar a otros departamentos. En la figura 16
se indica con flechas las relaciones entre departamentos (diferenciadas por colores),
describiendo en los recuadros la información que emite cada departamento.
Gerente
Unidad de Explotación Barinas
Estudios Integrados Emite prospectividad de
pozo, analiza donde está el
petróleo (cartera de oportunidades)
Desarrollo de Yacimientos
Generan potencial Establecen los
pozos que se van a perforar y emite a Infraestructura las
posibles perforaciones
Producción
Infraestructura Adapta
instalaciones según
requerimientos de Operaciones de Producción y Desarrollo de Yacimiento
Control y Gestión Vela por el
cumplimiento de las Leyes y Normas
que regulan las actividades propias
de producción
Optimización
Diseña equipo se sub suelo para
garantizar lo que plantea Desarrollo
de Yacimiento
Manejo y Procesamiento de fluido
Actúa cuando se presentan problemas (cuellos de
botella)
Mantenimiento
Operacional
Informe diarioInforme diario: Incorporaciones, desincorporaciones y arrastre de pozos, perdidas por día y mes, proyecciones, comportamiento de producción, reporte de eventualidades
Planificación de rediseño
Operaciones de
Producción
Evalúa PD con respecto a PT emitida por Desarrollo
de Yacimiento
Planificación de Generación de Potencial
Caracterización de Yacimiento, reservas
Reportan Seguimiento de indicadores económicos (ahorros, ingresos, egresos) de todas las superintendencias
El gerente de la U.E.Y.B. Emite información a los superintendentes, vía radio, telefono o personalmente, hay retroalimentación
Retroalimentación para regula las acitividades de las superintendencias
Gerente
Unidad de Explotación Barinas
Estudios Integrados Emite prospectividad de
pozo, analiza donde está el
petróleo (cartera de oportunidades)
Desarrollo de Yacimientos
Generan potencial Establecen los
pozos que se van a perforar y emite a Infraestructura las
posibles perforaciones
Producción
Infraestructura Adapta
instalaciones según
requerimientos de Operaciones de Producción y Desarrollo de Yacimiento
Control y Gestión Vela por el
cumplimiento de las Leyes y Normas
que regulan las actividades propias
de producción
Optimización
Diseña equipo se sub suelo para
garantizar lo que plantea Desarrollo
de Yacimiento
Manejo y Procesamiento de fluido
Actúa cuando se presentan problemas (cuellos de
botella)
Mantenimiento
Operacional
Informe diarioInforme diario: Incorporaciones, desincorporaciones y arrastre de pozos, perdidas por día y mes, proyecciones, comportamiento de producción, reporte de eventualidades
Planificación de rediseño
Operaciones de
Producción
Evalúa PD con respecto a PT emitida por Desarrollo
de Yacimiento
Planificación de Generación de Potencial
Caracterización de Yacimiento, reservas
Reportan Seguimiento de indicadores económicos (ahorros, ingresos, egresos) de todas las superintendencias
El gerente de la U.E.Y.B. Emite información a los superintendentes, vía radio, telefono o personalmente, hay retroalimentación
Retroalimentación para regula las acitividades de las superintendencias
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
87
Figura 16. Relación entre procesos
3.9.2. Procedimientos actuales
En esta sesión se desarrollan los procedimientos actuales para obtener la
información desde que se obtiene de campo, pasa por tratamiento hasta que se obtiene la
producción, reflejándolo en diagramas cliente – suplidor.
Las tablas de la 14 a la 20, indican como es la obtención de la información
actualmente en la U.E.Y-B. En ellas se destacan:
Suplidores: En esta parte se destaca quienes son los encargados de obtener la información,
es decir quienes las proporcionan.
Insumo: se refiere al medio que requieren para suministrar la información
Actividades: Se refiere a las actividades o procesos, que llevan a cabo los suplidores para
obtener la información
Producto: Se refiere a la información que se generan
Cliente: Se refiere al personal que requiere la información que se está generando.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
88
Tabla 14. Integración datos pozos - operaciones de producción
ESQUEMA CLIENTE-SUPLIDOR DEL PROCESO:
Integración Datos Pozos - Operaciones de Producción
Suplidor Insumo Actividades Producto Cliente Operadores de campo
• Instrumentos manuales:
• Manómetro para medir presión
• Termómetro para medición de temperatura
• llaves de tubo, ajustables.
• El operador requiere los equipos de seguridad: guantes, lentes, casco y botas
• Cinta para aforar los tanques
• Química Slug. Centrifuga o baño maria
• Toma muestras • Para transcribir
lectura de medidas requiere:
• Planilla de “Programación de prueba de pozo”
• Formato de “Reporte de prueba de pozo”
• hoja “Control de pozos”, lápices
• Radios para participar eventualidades
• El operador va a las instalaciones y toma lecturas de campo: Pruebas de pozo: medida inicial y final de tanque de prueba
• Parámetros de Superficie:
Temperatura de cabezal
Presión de cabezal
Presión de Casing
Presión Tubing El operador
toma muestras, posteriormente analizadas en laboratorio: gravedad API, corte de agua (AyS)
• Reporte de información “Prueba de pozo” • Reporte “Control de pozos”
• Supervisores de campo
• Ingenieros de operaciones de producción
• Gerente de producción
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
89
Tabla 15. Integración datos pozos – optimización
ESQUEMA CLIENTE-SUPLIDOR DEL PROCESO:
Integración Datos Pozos - Optimización
Suplidor Insumo Actividades Producto Cliente
• Operadores
• Variadores y/o paneles para
• Personal de la alianza va a
• Reporte de
• Supervisores de campo
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
90
de campo • Alianza
ESP (Electric Services Pump )
• Operaciones
de producción
frecuencia, amperaje y voltaje
• Cronometro: viajes por minuto
• Dinamómetro. • Sonolog: niveles
dinámicos • Envase o frasco
graduado, reducción con miple de 1*1/2 pulgadas, para muestras
• Planilla “Programación prueba de pozo”
• Formato Reporte prueba de pozo
• Para transcribir lectura de medidas se requiere:
• hoja “Control de pozos”registran presión cabezal,%AyS,Hz, Amp. Volt, VPM,Carreras
• Radios para participar eventualidades
•
las instalaciones y toma lecturas de campo:
Parámetros de bomba en subsuelo: registro de impulsos, consumo de energía, frecuencia, si la bomba está manejando gas, incrustaciones, paros eléctricos, amperaje, voltaje • El
operador se dirigen a las instalaciones y toman lecturas de campo: Sección de
prueba de pozo, si es bombeo electrosumergible: presión de cabezal, frecuencia, amperaje, voltaje Si es bombeo mecánico: viajes por minuto, carrera. Los técnicos toman de muestra
Se toman Niveles dinámicos
información “prueba de pozo”
• Reporte “niveles dinámicos”
• Reporte “control de pozos”
• Ingenieros de Optimización
• Gerente de producción
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
91
Tabla 16. Integración datos pozos - yacimiento, estudios integrados
ESQUEMA CLIENTE-SUPLIDOR DEL PROCESO:
Integración Datos Pozos - Yacimiento, Estudios Integrados
Suplidor Insumo Actividades Producto Cliente
• Operadores de campo
• Schlumberger
• HallBurton
• Operaciones
Envase o frasco graduado, reducción con miple de 1*1/2 pulgadas, para muestras
• Geofonos para Estudio de
Personal de Schlumberger, HallBurton realizan estudios de sísmica de yacimientos
• Reporte de información “prueba de pozo”
• Reporte “control de pozos”
• Supervisores de campo
• Ingenieros de Yacimiento
• Ingenieros de Estudios Integrados
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
92
de producción
• Optimización
sísmica • Frentes
energéticos Variadores y/o
paneles para frecuencia, amperaje y voltaje
Cronometro: viajes por minuto
• hoja “Control de pozos”registran presión cabezal,%AyS,Hz, Amp. Volt, VPM,Carreras
• Radios para participar eventualidades
• Planilla “Programación prueba de pozo”
• Formato Reporte prueba de pozo
El operador se dirigen a las instalaciones y toman lecturas de campo:
Sección prueba de pozo: medida inicial y final del tanque de prueba, presión, frecuencia, Amperaje, voltaje, V.P.M, Carrera
Se toman de muestras
Estudio de sísmica
Gradiente de presión en la tubería de producción
Frentes energéticos
Tabla 17. Integración datos pozos y estaciones de flujo - Tratamiento
ESQUEMA CLIENTE-SUPLIDOR DEL PROCESO: Integración Datos Pozos y Estaciones de Flujo - Tratamiento
Suplidor Insumo Actividades Producto Cliente
• Técnicos de
tratamiento
• En campo se requiere:
• Química
El operador se dirigen a las instalaciones y
• Reporte de información “prueba de
Supervisores de campo • Ingenieros de
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
93
• Operaciones de producción
para análisis de muestra en laboratorio
• Tubo graduado (medidor para conocer cuanta química se está inyectando)
• Vehículo • Centrifuga,
probetas, solventes, herramientas para realizar conexiones.
• En laboratorio se requiere:
• Reactivos para el análisis especifico, baño de maria, equipos básicos de laboratorio, campana para extraer gases tóxicos.
• Equipo especializado para determinar fenoles, ppm crudo, ppm agua.
toman lecturas de campo:
Monitorean Inyección de antiincrustante, demulsificante, clarificante, anticorrosiva
Distribuyen química
Toma y análisis de muestra
Análisis de laboratorio
pozo” análisis de muestras
Tratamiento • Gerente de producción
Tabla 18. Integración datos estaciones de flujo - operaciones de producción
ESQUEMA CLIENTE-SUPLIDOR DEL PROCESO:
Integración Datos Estaciones de Flujo - Operaciones de producción
Suplidor Insumo Actividades Producto Cliente
• Chequeadores de campo
• Cintas de 50 pies para aforar los tanques (medida de niveles)
• Manómetro • Termómetro
Los chequeadores se dirigen a las instalaciones y toman lecturas de los
• Reporte con información “control estaciones de flujo”
• Supervisores de campo
• Ingenieros de Operaciones de producción
• Gerente de producción
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
94
procesos: Datos de separadores gas - liquido: presión, niveles
Datos del sistema de calentamiento: temperatura, presión
Datos de tanques de lavado: niveles
Datos de los enfriadores finfan cooler: temperatura, presión
Datos del sistema de bombeo
Datos a la salida de la estación de flujo: presión de descarga
Datos de tanques de almacenamiento: :niveles
• Líder de Infraestructura
Tabla 19. Integración datos estaciones de flujo - operaciones de producción,
infraestructura
ESQUEMA CLIENTE-SUPLIDOR DEL PROCESO:
Integración Datos Estaciones de Flujo - Operaciones de producción, Infraestructura
Suplidor Insumo Actividades Producto Cliente
• Chequeadores de campo
• Datos de la unidad de flotación
• Datos de la tanquilla API
Los chequeadores se dirigen a las instalaciones y toman lecturas de
• Reporte con información “Control de efluentes”
• Supervisores de campo
• Ingenieros de Infraestructura
• Ingenieros
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
95
• Datos de tanquilla de aguas aceitosas
• Datos de sistemas de enfriamiento de agua (lagunas)
• Datos de enfriamiento de enfriamiento
• Datos de bombas centrifugas
• Datos de los elementos de seguridad, protección y ambiente
los procesos: Datos de
la unidad de Flotación: nivel de agua, medición de hidrocarburo en agua
Datos de la tanquilla API: nivel de agua y medición de hidrocarburos en agua
Datos de tanquilla de aguas aceitosas: niveles
Datos de sistemas de enfriamiento de agua (lagunas): temperatura, PPM fenoles, PPM de crudo, cloruros en agua
Datos de enfriamiento de agua: nivel de crudo
Datos de bombas centrifugas: presión de descarga de bombas
de Operaciones de producción:
• Tratamiento
• Mantenimiento
• Gerente de producción
• Líder de Infraestructura
Tabla 20. Integración datos pozos, estaciones de flujo y efluentes : gerencia U.E.Y-B
ESQUEMA CLIENTE-SUPLIDOR DEL PROCESO:
POZOS, ESTACIONES DE FLUJO Y EFLUENTES : Gerencia U.E.Y-B
Suplidor Insumo Actividades Producto Cliente
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
96
• Los Superintendentes de control y gestión, de infraestructura, de producción, de desarrollo de yacimientos, estudios integrados.
• En ocasiones los ingenieros
• Aplicaciones de gestión del negocio
• Los reporte de producción
• Los reporte de eventualidades
• Medios de comunicación: teléfono, fax, e-mail
Los superintendentes solicitan información para establecer: Potencial de producción
Indice de productividad
Rendimiento Número de servicios
Eventos ocurridos
Mejorar en infraestructura
Que tipos de mantenimiento
Problemas ocurridos
• Información “reporte diario”
• En el se informa comportamiento de producción, eventualidades en los procesos e instalaciones, etc
• Reporte de seguimiento económico
• Gerente Unidad de Explotación de Barinas
Para bajar la información el gerente toma decisiones de la información que recibe y
emite información a los superintendentes y en oportunidades a los ingenieros de
operaciones. El medio por el cual emite información es a través de radio, teléfono, e-mail,
fax.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
97
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
98
CAPÍTULO IV. DEFINICIÓN DE LAS NECESIDADES DE INFORMACIÓN PARA EL
CENTRO DE CONTROL
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
99
4. INTRODUCCIÓN
De acuerdo al levantamiento de información, se establecieron necesidades que tiene
la U.E.Y-B, obteniéndose de los procesos, y sus variables a medir. (anexos 3)
4.1. PROCESOS DEL ÁREA DE BARINAS
Extracción
Tratamiento
Mantenimiento Operacional
Una vez determinados los procesos prioritarios para automatizar en las operaciones
de producción Barinas y realizado su estudio, se desarrollaron formatos para el control de
las variables de los mismos, las cuales se definen a continuación, mostrando sus beneficios.
4.2. DEFINICIÓN DE LOS PARÁMETROS Y VARIABLES A MEDIR
Para definir los parámetros y variables a controlar, se consideraron los beneficios
que se obtienen con la automatización. Para llevar a cabo los proyectos de instalación de
instrumentación de subsuelo/superficie para la automatización, se debe hacer un análisis
que indique la rentabilidad del proyecto, en cuanto a mejoras que se pueden obtener en los
procesos productivos y en los aspectos relacionados con seguridad del personal y los
equipos y prevención de daños ambientales. En relación con las variables que se deben
medir, se desarrollaron una serie de formatos (anexo 3), en los que se incluyen las variables
importantes para el proceso y que pueden ser automatizadas, obtenidas de entrevistas con el
personal, considerándose así las necesidades de automatizar sus procesos y de su análisis y
estudio. Se realizó una última reunión en la cual se define con el personal encargado de las
diferentes áreas operacionales de la U.E.Y-B los procesos y variables que requieren ser
automatizadas, al mismo tiempo se determino cual era la prioridad de las variables, esto
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
100
para definir según la necesidad, que variables deben ser automatizadas de manera
inmediata.
El objetivo principal del AI2S, indica que los esfuerzos deben estar centrados en
soluciones de automatización industrial que apoyen a las operaciones. Una metodología a
seguir para poder estimar los beneficios es identificar el área operacional (pozos en
superficie, pozos en subsuelo, estaciones de flujo), determinar las necesidades de la U.E.Y-
B en cada una de esas áreas, las fuentes de beneficios asociadas a los procesos
operacionales y las soluciones técnicas identificadas para el área de producción.
En el plan maestro de automatización se realizan esfuerzos tecnológicos que están
orientados principalmente a incrementar de manera integral la productividad del negocio de
producción, manteniendo a su vez costos competitivos y a fortalecer el concepto de
gerencia integrada de yacimientos.
Una síntesis de las necesidades de la U.E.Y-B, en cuanto a producción de crudo
(extracción, recolección y tratamiento) es:
• Incremento de la producción disponible.
• Reducción de costos operacionales y mantenimiento.
• Seguridad y protección al ambiente.
Las fuentes de beneficios relacionadas con el mantenimiento de producción son:
detección temprana de mermas y paros de producción no planificados; disminución de
paros de mantenimiento por incremento en la vida útil y confiabilidad de los equipos;
disminución de pérdidas de crudo por detección temprana de fugas; disminución del tiempo
de arranque y paro de instalaciones; y optimización de los procesos de producción.
En cuanto a reducción de costos operacionales y de mantenimiento, los beneficios
son: optimización del consumo de química (desimulsificante); reducción en los costos de
transporte y reorientación del esfuerzo operacional; reducción de costos de mantenimiento
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
101
por incremento de la vida útil y confiabilidad de los equipos; y disminución del consumo de
energía eléctrica.
En seguridad y protección al ambiente, los beneficios logrados con la
automatización son: disminución del impacto ambiental; incremento de la seguridad física
del personal, equipos e instalaciones; y reducción de pagos por seguros, multas y
demandas.
4.3. APLICACIONES Y SOLUCIONES DE AUTOMATIZACIÓN VS.
NECESIDADES DEL CLIENTE
En esta sesión se destacan las propuestas de desarrollo, para satisfacer las
necesidades de información. Por un lado se definen las necesidades operacionales de la
U.E.Y-B y por otro lado las soluciones propuestas que darán solución (variables a medir)a
las necesidades. Las mismas se desarrollan en función de la pirámide de automatización
definida en el capítulo 2 (sesión 2.5). Este se refiere a los niveles de supervisión, control y
optimización.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
102
4.3.1. Pozos
Tabla 21. Propuestas de desarrollo de los pozos para satisfacer las necesidades
Aplicaciones o
Soluciones propuestas
Necesidades operacionales
Supervisión Mantenimiento de producción. Reducción de costos Operacionales/Mtto
Seguridad y continuidad Operacional/Apoyo a la Gestión
Parámetro superficie
(presión de tubing /
casing, temperatura,
flujo (inferido))
Detección temprana de paros, mermas o
fugas de la producción del pozo al
monitorear en forma remota y centralizada
el cabezal o el flujo inferido a la llegada de
la estación de flujo.
Ahorros operacionales por disminución costos
de transporte y reorientación de esfuerzo al
reducirse el número de rondas requeridas al
pozo por tener la información en forma remota
y centralizada..
Se reduce los daños al ambiente al poderse
detectar fugas en forma temprana.
Incrementa la seguridad física del personal al
disminuir las visitas al sitio
Parámetro subsuelo
(presión y temperatura de
fondo fluyente)
Disminución de paradas por reparación de
equipos de subsuelo (motor/bomba) o pozo,
al incrementarse la vida útil de los mismos
por detección temprana condiciones
anormales de operación.
Incremento de la disponibilidad de los equipos
de subsuelo al incrementarse la vida útil
Disminución de los costos de reparación de
pozos por detección temprana de las
condiciones anormales de la presión de fondo
fluyente.
Determina condiciones del pozo o
comportamiento de afluencia, lo cual permite
identificar problemas en el yacimiento o
reservorio
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
103
Estado de equipos
primarios (on/off/falla):
bombas, variadores,
balancines, etc.)
Detección temprana de paros de la
producción del pozo al monitorear en forma
remota y centralizada el estado de los
equipos primarios.
Ahorros operacionales por disminución costos
de transporte y reorientación de esfuerzo al
reducirse el número de rondas requeridas al
pozo al tener la información en forma remota
y centralizada.
Incrementa la seguridad física del personal al
disminuir las visitas al sitio
Control / Protección
Inyección de
antiicrustante en subsuelo
y cabezal
Disminución en el consumo de química
inyectada al mantener control regulatorio
sobre el flujo
Ahorros por mantenimiento de equipos de
subsuelo al mantener la gravedad API deseada
a la salida del pozo.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
104
velocidad Bomba
/arranque y paro remoto
(BES)
Disminución de producción diferida al
reducir el tiempo de parada de pozos por el
arranque desde la sala de control luego de
fallas tipificadas.
Ahorros operacionales por disminución costos
de transporte y reorientación de esfuerzo al
reducirse el número de rondas requeridas al
pozo por tener el control regulatorio remoto y
centralizado de la inyección de gas
Ahorros asociados a la disminución del
consumo eléctrico como resultado del uso de
aplicaciones de alto nivel apoyadas en data
automatizada.
Incrementa la seguridad física del personal al
disminuir las visitas al sitio.
Incremento de la seguridad en equipos de
subsuelo y superficie y disminución de los
costos de seguros por tener protección
automática.
Reducción del riesgo de derrame en estaciones
de flujo por cierre oportuno y a distancia de
pozos, evitando dependencia de la ejecución a
condiciones climáticas, operacionales y
laborales
Pump Off
Ahorros operacionales por disminución de
costos de energía al mejorar la operación de
los equipos
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
105
Prueba automática de
pozos
Detección temprana de mermas al
monitorear en forma automática y con mayor
frecuencia de ejecución la prueba de pozo
Maximización de capacidad instalada para
prueba de pozos al permitir algoritmos de
optimización del tiempo de prueba, análisis
y programa de pruebas.
Incremento de confiabilidad de pruebas de
pozos por incluir aplicaciones de
verificación de estado de válvulas de acción
doble que permiten carga y descarga de
cámara de pruebas
Incremento en confiabilidad de calculo de la
tasa de gas por utilización de placa orificio
única con sensores de medición de diverso
rango de aplicación.
Visualización en línea del comportamiento
de llenado del separador permitiendo análisis
cualitativo de estabilidad en producción del
pozo, información de uso reciente en análisis
y diagnostico del pozo.
Ahorros operacionales por disminución costos
de transporte y reorientación de esfuerzo al
reducirse el número de rondas requeridas al
pozo por tener la información en forma remota
y centralizada.
Disminución en costos de mantenimiento por
menor frecuencia de reparaciones,
calibraciones gracias a equipos de mayor
confiabilidad operacional. Este comentario
aplica para todo aquel equipo electrónico que
reemplaza la funcionalidad de equipos
neumáticos
Incrementa la seguridad física del personal al
disminuir las visitas al sitio
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
106
Control avanzado/ Optimización
Mantenimiento de producción Reducción de costos Operacionales/Mtto
Seguridad y continuidad Operacional/Apoyo a la Gestión
Optimización pozos (BES,
BM)
Incremento de la producción al implantar
aplicaciones de optimización y obtener la
curva real de producción.
Reducción de los costos reparación de equipos
de subsuelo al incrementar la vida útil de los
mismos
Determina condiciones del pozo o
comportamiento de afluencia, lo cual permite
identificar problemas en el yacimiento o
reservorio
4.3.2. Estaciones de flujo
Tabla 22. Propuestas de desarrollo de las estaciones de flujo para satisfacer las necesidades
Aplicaciones o
Soluciones propuestas
Necesidades operacionales
Supervisión remota Mantenimiento de la Producción. Reducción de costos Operacionales/Mtto
Seguridad y continuidad Operacional/Apoyo a la gestión
Supervisión de
parámetros principales de
la estación: niveles y
presiones en recipientes,
temperatura de
Detección temprana de mermas, paros de
equipos o procesos y condiciones anormales
de operación no planificados, al disponer de
supervisión remota y centralizada de los
parámetros principales.
Ahorros operacionales por disminución costos
de transporte y reorientación de esfuerzo al
reducirse el número de rondas requeridas a las
instalaciones
Incremento de la seguridad del personal al
disminuir las visitas a las instalaciones.
Disminución del impacto ambiental al
disminuir fugas por tener información en
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
107
calentadores, estado de
bombas y válvulas, flujo
de Inyección de química,
flujo volumétrico de
química demulsificante y
química clarificante.
Disminución de las pérdidas de crudo por
derrames al poseer detección temprana de
variables de proceso desviadas.
Disminución del gas venteado al tener
información del estado de la válvula de
venteo.
Disminución de costos de reparación de
equipos por detección temprana de
condiciones anormales de operación
tiempo real de niveles y presiones de
recipientes.
Detección de intrusos en instalaciones para
prevención de robos y hurtos de equipos de
alto costo e impacto operacional y ambiental.
Prueba de Pozos
Detección temprana de mermas en pozos al
disminuirse el tiempo de análisis de la
prueba de pozos, al contarse con
información en tiempo real.
Mejoras en la medición al instalarse
instrumentación electrónica
Control/Protección
Control de procesos y
equipos principales: nivel
y presión en recipientes,
temperatura en
calentadores, arranque y
paro de bombas, venteo,
Disminución de paro de equipos por fallas
debidas a condiciones anormales de
operación, al disponer de control automático
de los procesos y acción remota sobre los
mismos.
Disminución de derrames y fugas de crudo
al tener control automático de procesos
Disminución de costos de reparación de
equipos al disminuir el impacto de condiciones
anormales de operación al tener control
automático y remoto de los mismos (por
ejemplo: uso cíclico de bombas permitiendo
igual desgaste e identificación oportuna de
bombas ineficientes)
Disminución de los riesgos al personal al
disminuirlas operaciones manuales y visitas a
las instalaciones
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
108
críticos como nivel y presión en recipientes.
Disminución del tiempo de arranque de la
estación al ser realizado en forma automática
Disminución de producción diferida al
controlar la presión de gas de la estación
mediante el venteo (evitar la contra presión a
los pozos).
Disminución de costos de transporte y
personal al disminuir las operaciones
manuales en la estación.
Optimización de la infraestructura debido al
mayor aprovechamiento de la capacidad
operacional de la estación
Inyección de Química
Disminución de producción diferida por
crudo fuera de especificación al controlar
en forma automática la inyección de química
deshidratante (disminución de crudo slop)
Disminución de costos en el consumo de
química deshidratante y antiespumante al
controlar en forma automática su inyección.
Disminución de costos de transporte y
personal al reducirse las visitas a las
estaciones para ajustar la tasa de inyección.
Minimización del riesgo de contaminación por
falla en inyección de antiespumante al permitir
monitoreo constante a distancia
Inyección de Diluente a
nivel de Estación de flujo.
Disminución del consumo de diluente
inyectado al mantener el control regulatorio
del flujo.
Disminución de costos de post-tratamiento a
nivel de patio de tanques (incremento de
BTU/hr por calentamiento de hornos,
inyección de química deshidratante a nivel de
patio).(ver si aplica a la estación o al patio de
Minimización del riesgo de contaminación por
rotura de líneas de bombeo causadas por alta
presión de bombeo asociada a baja calidad de
mezcla de crudo bombeado.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
109
tanques)
Prueba Automática de
Pozos
Detección temprana de mermas en los pozos
al incrementarse la frecuencia de las pruebas
de pozos y contarse con supervisión remota
y centralizada en tiempo real.
Disminución de costos de transporte y
personal al reducirse las visitas a las
estaciones para alinear / desalinear en forma
manual los pozos para prueba.
Disminución del impacto ambiental por
derrames y fugas ya que se cuenta con
protección por sobrepresión en la prueba
automática de pozos
Control Avanzado/ Optimización Mantenimiento de producción
disponible
Reducción de costos Operacionales/Mtto
Seguridad y continuidad Operacional/Apoyo a la gestión
Optimización Lazo
cerrado de producción
(pozo- estación –
múltiples)
Incremento de la producción de los pozos al
implantar estrategias avanzadas de
optimización en bombas BES y bombeo
mecánico. Este beneficio se contabiliza en el
pozo.
Ahorros operacionales de consumo de gas,
ahorro de energía e incremento de vida útil de
equipos (bombas y motores), los cuales son
contabilizados en los pozos.
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
110
4.3.3. Facilidades eléctricas
Tabla 23. Propuestas de desarrollo de facilidades eléctricas para satisfacer las necesidades
Aplicaciones o
Soluciones propuestas
Necesidades operacionales
Supervisión Mantenimiento de la Producción Reducción de costos Operacionales/Mtto
Seguridad y continuidad Operacional/Apoyo a la Gestión
Variables Principales de
las Sub-Estaciones
Eléctricas (Voltaje,
Corriente, Estado de
Interruptores y Equipos
de Protección)
Detección temprana de paros al tenerse
supervisión remota y centralizada de
variables.
Disminución de los costos asociados al
transporte y personal al disminuirse las visitas
(rondas) a las sub-estaciones.
Disminución de riesgo personal al disminuir
las visitas a las sub-estaciones
Control
Interruptores y/o
Reconectadores
Disminución en el tiempo de reconexión al
tener acción remota sobre los interruptores o
reconectadores.
Disminución de los costos asociados al
transporte y personal al disminuirse las visitas
a las sub-estaciones para hacer reconexión
Reconocimiento
Definición de las necesidades de información para el centro de control
111
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
107
CAPÍTULO V. DESARROLLO DE LA PROPUESTA DE LA ARQUITECTURA DEL
CENTRO DE CONTROL
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
108
5. INTRODUCCIÓN
En el siguiente capítulo se desarrolla el planteamiento de la arquitectura del centro
de control. Se definen puntos de base de datos, servidores, como se estructurarán las
operaciones e interfaces hombre – máquina. 5.1. FUNCIONALIDAD DEL CENTRO DE CONTROL
La sala de control tiene como finalidad la supervisión y control de los procesos a
través de los sistemas Scada, ésta constituirá su función principal en una primera etapa, lo
que implica que se mantendrá la tradicional concepción de sistemas Scada, esto se justifica:
• No se posee la tecnología para el control de todos los procesos. Existen grupos de
empresas que han desarrollado tecnologías como Fieldbus24, etc., que cumple con las
• especificaciones de la instrumentación inteligente, cuya función es auto
diagnosticarse, controlarse. Para lograr esto los lazos de control se ejecutan en los
instrumentos inteligentes al nivel de los procesos de las instalaciones “pozos,
estaciones de flujo, efluentes”, pero no posee tecnología para todos los procesos, esta
razón justifica un centro de control que opere como supervisión y control de los
procesos.
• De contarse con la tecnología inteligente, el centro de control no funcionaría como
tal sino que funcionaría como el centro de coordinación, donde se estará
monitoreando el funcionamiento de las aplicaciones que se ejecutan en las
instalaciones, a su vez se constituirá como un centro de información, ya que será el
lugar donde se tendrán los servidores de datos históricos y en tiempo real, es así que
se visualiza el centro de control “coordinación” del futuro de la U.E. de yacimientos.
• En la etapa final de la automatización e integración de la información, la sala de
control no será mas que el recurso en donde se deberán ubicar servidores que tendrán
las aplicaciones, datos en tiempo real, monitoreo del funcionamiento de las
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
109
aplicaciones, siendo así lo que podría conceptualizarse como un centro de
coordinación de información.
• La U.E.Y-B no posee un centro de control donde se encuentren centralizadas sus
operaciones, en consecuencia se debe iniciar un proceso de adquisición de datos en
una sala de operaciones, motivado a lo expuesto anteriormente se iniciará una
primera etapa con el funcionamiento adecuado de la sala de control, garantizando un
óptimo desempeño en su función del monitoreo y control de los procesos.
5.2. OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN
Los dispositivos de campo (RTU y PLC) se deben conectar con sistemas Scada vía
radio bajo protocolo TCP/IP “según lineamientos del plan maestro de automatización”
(ejemplo de ello lo tenemos con DNP sobre IP, TCP/IP, etc.), es recomendable que se
establezca claramente un protocolo que soporte las nuevas estructuras de datos de subsuelo.
Para ello se requiere de los sistemas Scada que permiten la adquisición de datos de
campo, el sistema Scada a instalar debe poseer especificaciones propias del sistema, que le
permite operar, especificaciones del sistema operativo, operación en línea, requerimientos
de hardware, tamaño de base de datos, arquitectura propia (cliente – servidor, cliente -
suscriptor), es importante que el sistema ofrezca capacidad de manejo de base de datos,
ofreciendo integridad de los mismos, detección de errores y restablecimiento de
comunicación, detección de errores, recuperación y diagnostico, manejo de alarmas,
almacenamiento y reportes de datos, etc. Para ello se ha desarrollaron especificaciones en
donde se define, la evolución de los sistemas Scada tradicionales y las nuevas tendencias.
(anexo 1).
No solo debemos hablar de cómo adquirir los datos sino que debemos establecer
que datos se obtendrán, como se ha mencionado en capítulos anteriores para determinar que
datos debemos subir a la sala de control se trabajo con el personal de la Unidad de
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
110
Explotación y obtuvimos cuales son sus requerimientos y cual es el beneficio que se aporte
con la automatización de sus procesos.
Ya obtenidas las variables a medir debemos determinar cual es la cantidad de puntos
que tendrá que manejar la base de datos en tiempo real e histórica. Para ello se tomaron
referencias de las instalaciones con las que se cuentan: cantidad de pozos, estaciones de
flujo y efluentes, se determino cuales eran los procesos involucrados (capitulo 3) y la
cantidad por cada instalación. A través de operaciones algebraicas se determino cual es la
cantidad de puntos a manejar en el centro de control. Es de acotar que esta cantidad se
determino para la cantidad de pozos que se tienen previsto automatizar en una primera
etapa, pero también se determino para el conjunto de todos los pozos activos del área de
Barinas, por cuanto es importante conocer a gran escala cual será los puntos en total sí se
automatiza todas las instalaciones.
Actualmente existe un estudio de centralización, es donde se plantea disminuir la
cantidad de estaciones de flujo, esto no se toma en cuenta ya que no existe total claridad al
respecto, por lo que resulta indispensable tomar el conjunto de estaciones y sub estación
(caso Borburata) total que se posee en la U.E.Y-B.
Es importante resaltar que esto no repercute en el proceso del manejo de datos, ya
que se está considerando mayor cantidad de puntos “sí así fuera el caso” lo que implicara
que nuestro sistema Scada tendrá en principio un manejo de mayor cantidad de puntos. A
mayor cantidad de puntos las capacidades de base de datos será mayor. En donde sí podrían
haber problemas es en el caso inverso, donde se consideren menos cantidad de puntos y
resultará que en la realidad es mayor. En el caso de la U.E.B. se tendrá una cantidad de
puntos completa, resultando recomendable para manejo de los datos.
5.2.1. Determinación de los puntos para el centro de control
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
111
Para el mes de determinar los puntos25 del centro de control se consideran las
instalaciones y procesos que posee la U.E.Y.B. descritos en el capítulo 3. Los datos se
obtuvieron del reporte de producción del mes de Septiembre.
Una vez determinadas las variables y parámetros de los procesos, se obtiene el total
de puntos que llegan a la sala de control, para ello se solicitaron datos de producción para
conocer sobre la cantidad de pozos activos del área de Barinas. Obteniéndose la siguiente
información:
5.2.1.1. Obtención de números de pozos Se requiere conocer cual es la cantidad de pozos que se tienen, para poder hallar la
cantidad de puntos que se manejarán. Para ellos se plantean los pozos activos y las
proyecciones futuras de pozos a perforar.
5.3.1.1.1. Pozos activos por campo En la tabla 24, se tienen la cantidad de pozos activos de los campos del área de Barinas. Tabla 24. Pozos activos
Torunos –Caipe Sinco Mingo Silvestre Hato Silvan Maporal Borburata 4
28
31
17
9
6
9
11
De los pozos activos se tiene: Total de pozos bombeo electrosumergible: 84
Total de pozos bombeo Mecánico: 43
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
112
Para establecer una rentabilidad de automatizar pozos se considera como criterio
seleccionar los pozos que producen como mínimo 150 BPPD, quedando los pozos que se
reprendan en la tabla 25, clasificados por campo.
Tabla 25. Pozos preseleccionados para automatizar sin tomar en cuenta pozos que se predicen perforar
Torunos –Caipe Sinco Mingo Silvestre Hato Silvan Maporal Borburata 4
19
4
11
7
3
3
12
Lo que da un total de: 63 pozos que se consideran a automatizar, clasificados en 62
con método de producción bombeo electrosumergible y 1 bombeo mecánico.
5.2.1.1.2. Pozos que se predicen perforar
Para tener una arquitectura amplia que soporte todos los planes de AI2S del futuro
se considera como criterio preveer la predicción de pozos que se consideran perforar en
años venideros. Para ello se solicito información en desarrollo de yacimientos, en la que se
infiere las perforaciones para los próximos 11 años, como se muestra en la tabla 26,
obteniéndose la siguiente información.
Tabla 26. Predicciones de pozos a perforar
Año 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011Numero Perforaciones
UEY BARINAS 7 13 20 22 24 21 23 23 18 18 16
De acuerdo a las predicciones y al conjunto de pozos activos que cumplen con la
producción mínima tenemos un total de 268 pozos, clasificados en 63 pozos activos y 205
pozos que se predicen a perforar en los próximos 11 años.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
113
5.2.1.2. Cálculo de puntos
Para obtener los puntos para la base de datos, se consideran las instalaciones y los
procesos asociados a cada instalación, se toman los datos descritos en el capítulo 3.
5.2.1.2.1. Pozos
Considerando todos los pozos que están activos y los que se predicen perforar en los
11 años venideros. Así como también las variables consideradas, de acuerdo al mecanismo
de producción. Obteniéndose la cantidad de puntos que se muestra en la tabla 27:
Tabla 27. Pozos preseleccionados a automatizar considerando pozos que se predicen perforar
Cantidad de pozos Mecanismo de Producción
Numero de variables
Puntos
289 Bombeo electrosumergible
62 17918
43 Bombeo mecánico 45 1935 De acuerdo a la cantidad de pozos que se ha determinado automatizar, sin tomar en
cuenta las predicciones de perforación futura, se tiene la cantidad de puntos que se muestra
en la tabla 28.
Tabla 28: Pozos preseleccionados a automatizar sin considerar pozos que se predicen perforar
Cantidad de pozos Mecanismo de Producción
Numero de variables
Puntos
62 Bombeo electrosumergible
62 3844
6 Bombeo mecánico 45 270
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
114
5.2.1.2.2. Estaciones de flujo
Se requiere conocer cuales son las estaciones de flujo que se tienen, para poder
hallar la cantidad de puntos que se manejarán, en cada una de ellas. En consecuencia se
tiene los puntos que se muestran en la tabla 29, clasificados de acuerdo a la estación.
Tabla 29. Puntos de base de datos, considerados por estación de flujo
Estaciones de flujo Puntos
Silvan 184 Sinco D 309 Mingo 130
Silvestre 105 Borburata 118
5.2.1.2.3. Efluentes
Se requiere conocer cuales son las estaciones de flujo que poseen tratamiento de
aguas, para poder hallar la cantidad de puntos que se manejarán, en cada una de ellas. En
consecuencia se tiene los puntos que se muestran en la tabla 30, clasificados de acuerdo a la
estación.
Tabla 30. Puntos de base de datos, considerados de los efluentes por estación
Estaciones de flujo Puntos Silvan 49
Sinco D 53 Mingo 34
Silvestre 8 Para propósitos de obtener la cantidad de puntos se consideran todos los pozos
activos, aunque para la primera etapa de automatización se considera solo 63 pozos.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
115
5.2.2. Total de Puntos
En la tabla 31, se representan la cantidad de puntos que en total se tienen,
considerando pozos, estaciones de flujo y efluentes.
Tabla 31. Total de puntos de base de datos
Pozos Estaciones de flujo
Efluentes Total
Puntos 19853 846 144 20843
5.2.3. Servidores
En el centro de control se consideran servidores Scada, de respalndo, web, aplicaciones y
servidor de datos históricos. Cada uno de ellos posee una función, que se describe a
continuación:
5.2.3.1. Servidores de entrada y salida (servidores Scada)
Los servidores Sacad, son la clave para conectarse a dispositivos de control, los
mismos deben ofrecer información de calidad y tiempo para cada punto de datos individual.
Este debe manejar muy bien las capacidades para el manejo de alarmas y archivos
históricos.
Se debe poseer una interfaz que permita establecer comunicación con los servidores.
Los sistemas Scada permiten la adquisición de los datos de procesos provenientes
de los dispositivos de campo (RTU, PLC) y los acondiciona de tal manera que permiten la
visualización, generación de alarmas de aventos, almacenamiento histórico, reportes y
control supervisorio de las instalaciones de los procesos.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
116
En una primera etapa los datos, capturados por el sistema Scada son integrados a la
base de datos corporativa de producción “Centinela” a través de repositorios de datos
históricos.
5.2.3.2. Servidores de datos históricos (repositorios de datos Históricos o bases de datos operacional)
Una vez adquiridos los datos de los dispositivos de campo, se procede almacenar la
información en los repositorios históricos, los cuales nos permiten mantener un histórico
del comportamiento de los procesos y funcionamiento de las instalaciones. Se utilizarán
para la captura, manejo y almacenamiento de datos (subsuelo - superficie) e historia
producida por los sistemas Scada, almacenando los datos en forma de registro con fecha y
hora. Los repositorios de datos históricos juegan un papel importante dentro del proceso
de automatización para la integración de los datos, pues esta interactúa con Centinela y
otras aplicaciones. Deben poseer gran capacidad de datos de procesos, garantizando su
calidad.
5.2.3.3. Servidor de aplicaciones
Se tendrán aplicaciones tanto operacionales como de optimización. Las operacionales
operarán para generar tablas, gráficos y reportes, según sean las actividades que se
requieran por los operadores de la sala de control, propias para la supervisión y control de
los procesos. Las de optimización que permiten buscar el optimo funcionamiento de los
procesos.
5.2.3.4. Servidor web
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
117
Las nuevas tendencias inducen hacia una interfaz hombre – máquina basada en
html. El empleo de un servidor web permitirá presentar la información solicitada en forma
esquematizada a través de los despliegues generados. Permitirá la distribución de datos
hacia la red administrativa.
5.2.4. Bases de datos corporativas
Centinela es el repositorio histórico de producción y a su vez actúa como sistema de
información de producción. Se debe desarrollar una interfaz que comunique a centinela con
los servidores Scada de tal manera que el repositorio de producción se alimente de los datos
adquiridos de campo en tiempo real (servidores Scada), lo que permitirá tener actualizada la
información. Lo que es altamente recomendable para la gestión del negocio.
5.2.4.1. Manejador de base de datos
El objetivo primordial de un sistema manejador base de datos es proporcionar un
contorno que sea a la vez conveniente y eficiente para ser utilizado al extraer, almacenar y
manipular información de la base de datos. Todas las peticiones de acceso a la base, se
deben manejar centralizadamente, por lo que el paquete debe funcionar como interfaces
entre los usuarios y la base de datos.
5.2.5. Sistema operativo de los servidores
Actualmente en el mercado existe variedad de sistemas operativos, los sistemas
operativos como Windows NT v4.0, la cual es la versión más reciente de Windows NT,
Windowns 2000, Windowns XP o Unix, constituyendo plataformas robustas del mercado,
sin embargo el sistema operativo va a depender del sistema Scada que se considere instalar,
bien sea Fix, Ifix, Oasys, Etc.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
118
Para garantizar el uso optimo del sistema operativo el sistema Scada debe garantizar
una cantidad de bits que cumpla con las especificaciones del sistema operativo montado,
por lo tanto, el software puede ser instalado de forma transparente tanto en Windows 95,
2000, XP y NT, o Unix, entre otros.
Las especificaciones de hardware de los equipos y servidores depende del sistema
Scada, sistema operativo, de la función del servidor, de la cantidad de datos a manejar. 5.3.PROPUESTAS DE VISUALIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN PARA LA
SUPERVISIÓN Y CONTROL DE LOS PROCESOS (ESTRUCTURACION DE LAS OPERACIONES)
A continuación se presenta un esquema general que permite visualizar como se
estructurarán las operaciones.
5.3.1. Elaboración de formato
Para presentar la información, se elaboro un formato (anexo 3) en el cual se
destacaron dos esquemas de estructurar las operaciones, las cuales permiten visualiza la
información para su supervisión y control
El formato se desarrollo tomando en cuenta los diversos esquemas con los cuales se
pueden estructurar las operaciones, presentándose bajo dos visualizaciones:
Para cada esquema tanto por proceso como por área geográfica se presento varias
opciones, éstas se trabajaron en base a la cantidad de procesos que se tratan por instalación.
Se manipulo la información de tal manera que haya equidad en las consolas de operación
para la supervisión y control de los procesos.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
119
5.3.1.1. Por proceso
En ella se plantea la supervisión y control por proceso. Se refiere a presentar la
información referente al proceso en las instalaciones, es decir que se podría presentar la
información de acuerdo a lo que sucede en los procesos de las instalaciones: pozos,
estaciones de flujo (separación de gas – flujo, separación de crudo – agua, etc), efluentes
(separadores API, sistemas de enfriamiento, etc).
5.3.1.2. Por área geográfica
En ella se plantea la supervisión y control por área geográfica. Se refiere a presentar
la información por campos, de tal manera que si se desea supervisar un campo especifico,
se navega a través de la interfaz hombre - máquina todos los procesos que se tienen
automatizados.
5.3.2. Resultados del formato
El formato fue presentado y avalado por la U.E.Y-B, donde posteriormente se
realizaron reuniones determinándose como desean que se estructuren las operaciones por
proceso. Requieren que las operaciones se manejen como actualmente se está manejando en
la unidad de explotación Apure, por pertenecer ambas unidades de explotación. 5.4. ESQUEMA DE VISUALIZACIÓN DE LA ESTRUCTURACIÓN DE
LAS OPERACIONES SEGÚN RESULTADO DEL FORMATO
De acuerdo a los resultados obtenidos en reuniones se tiene previsto que las
operaciones se estructuren por proceso de la siguiente manera: cuatro consolas para sub
estación y estaciones de flujo, una para pozos y otra para efluentes organizadas como se
muestra en la figura 17.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
120
Figura 17. Consolas de operación
5.4.1. Manejo de información
De acuerdo a la estructuración de operaciones seleccionada, se tiene el siguiente manejo de
información:
Consola 1: Sub estación Borburata. Manejará alrededor de 118 puntos, se individualizó
debido a que es la sub estación que maneja mayor producción.
Consola 2: Estación de flujo Silvan y Sinco D. Manejará alrededor de 498 puntos.
Consola 3: Estación de Flujo Mingo y Silvestre. Manejará alrededor de 235 puntos
Consola 4: Pozos. Manejará alrededor de 4114 puntos actualmente, 19853 considerando
años venideros.
Consola 5: Efluentes. Manejará alrededor de 144 puntos.
5.4.2. Interfaz hombre–máquina
Los esquemas de visualización de la información es a través de la interfaz basada en
HTML, los despliegues se desarrollaran de acuerdo a la estructuración de las operaciones,
esto es por procesos.
Estación de flujo Silvan y
Sinco D
Sub estación
de flujo
Borburata
Estación de
flujo Mingo y
Silvestre
Pozos
Efluentes
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
121
Se encuentra establecido que las operaciones serán estructuradas por proceso y se
tiene determinado las consolas de operaciones, así se puede desarrollar una interfaces
hombre – máquina.
5.4.2.1. Esquema general de interfaz
Los software HMI26, son una muy poderosa herramienta para controlar y monitorear
procesos industriales y maquinarias relacionadas a estos procesos. Los servidores de
comunicaciones permiten conectar bajo ciertos protocolos, los distintos elementos
involucrados en el proceso tales como PLC, y/u otros actuadores.
Se puede presentar una ventana principal, en donde se muestre el área de Barinas,
como se muestra en la figura 18.
Figura 18. Área, campos de Barinas
En esta se deben reflejar las estaciones y subestación de flujo, de tal manera que se
permita hacer click con el botón del mouse y me permita ver todos los procesos
involucrado de la estación, ya sean tanques de almacenamiento, tanques de lavado, tanques
de post lavado, etc. separadores, bombas, etc. Todos los procesos de tal manera que permita
TACHIRA
MERIDAPORTUGUESA
Flanco Sur Andino
SILVESTRE
OBISPO
BEJ-1X
BOR-6ETOR-3E
TOR-4E
TORUNOS
BOR-4E
BOR-1X
BOR-3EBOR-5E TOR-1X
2E OBIS-1X
BEJ-2E
SINCO
BEJUCAL
BEJ-3E
BEJ-4E
BEJ-5E
CAIPE
HATO VIEJO
PAEZ-MINGO
MAPORAL ESTE
BOR-2E
LAS LOMAS
SILVAN MAPORAL
BORBURATA
BARINAS
APURE
BARINASBEJ-9
TOR-12
TACHIRA
MERIDAPORTUGUESA
Flanco Sur Andino
SILVESTRE
OBISPO
BEJ-1X
BOR-6ETOR-3E
TOR-4E
TORUNOS
BOR-4E
BOR-1X
BOR-3EBOR-5E TOR-1X
2E OBIS-1X
BEJ-2E
SINCO
BEJUCAL
BEJ-3E
BEJ-4E
BEJ-5E
CAIPE
HATO VIEJO
PAEZ-MINGO
MAPORAL ESTE
BOR-2E
LAS LOMAS
SILVAN MAPORAL
BORBURATA
BARINAS
APURE
BARINASBEJ-9
TOR-12
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
122
al operador visualizar, monitorear y controlar los procesos que allí ocurren. Se propone que
sea lo mas representativo posible, con imágenes. Sí por ejemplo se desea supervisar el
tanque de almacenamiento de una estación, en la pantalla se refleje un dibujo de un tanque.
26. interfaz hombre máquina Pasos de despliegue de información, para la supervisión y control de los procesos:
• Mapa con campo petrolífero de Barinas: Mapa que permitiría observar todos los
campos del área de Barinas.
• Mapa donde se refleje la ubicación de todas las estaciones: permitiría visualizar
las estaciones de flujo, cada una de ellas con área sensitiva, que contiene los
procesos que se tienen en cada estación.
• Una vez que se muestre una estación especifica, mostrar todos los procesos que
hay en la estación, de tal manera que si se quiere tener datos de un procesos
especifico, se muestren todas las variables involucradas en el mismo.
Los pasos mencionados anteriormente, se aplican a los pozos y efluentes. Lo
importante es que haya un esquema general que permita navegar por las instalaciones y los
procesos asociados. La interfaz debe poseer la generación de reportes, tendencias, alarmas,
sonidos, variaciones de colores. Se deben poseer imágenes que representen los procesos a
monitorear. Esto es interfaz, scheduler y reporte, como se muestra en las figuras 19, 20 y 21
respectivamente.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
123
5.4.2.1.1. Interfaz
Figura 19. Interfaz representativa
5.4.2.1.2. Scheduler
Figura 20. Representación Scheduler
5.4.2.1.3. Reportes
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
124
Figura 21. Representación de reportes
5.5. SISTEMA DE RESPALDO DE PROCESOS
Los procesos deben poseer sistema de respaldo, que garantice mayor confiabilidad
al sistema. En esta sesión se realiza un análisis de redundancia y las propuestas que la
garantizan.
5.5.1. Análisis de sistema de redundancia
El sistema Scada que se adquiera debe brindar la posibilidad de diferentes tipos de
redundancia, que permita seleccionar la plataforma que sea más conveniente, lográndose
mayor confiabilidad en el sistema.
El sistema de redundancia ofrece respaldo a nuestro los procesos y juega un papel
muy importante proporcionando mayor confiabilidad, disminuyendo la criticidad de los
procesos y permite que el sistema de adquisición de datos no se vea interrumpido por
posibles problemas de comunicación o fallas del nodo maestro, de allí que resulta de gran
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
125
importante poseer un sistema de respaldo que garantice una continua adquisición de datos y
nuestros procesos serán monitoriados sin que se vean afectados por futuras averías del
sistema.
De allí que el sistema debe garantizar la mayor confiabilidad posible,
proporcionando un sistema seguro, por ello debemos emplear un sistema de respaldo.
El sistema debe garantizar completa integridad de los datos, capturando todos los
cambios de datos. La información capturada puede significar la diferencia entre el éxito o el
desastre al recuperar las inconsistencias del sistema de archivos después de un fallo del
sistema.
Es recomendable que ofrezca la ventaja de operar con distintas plataformas UNIX,
Windows.
El sistema debe caracterizarse por:
Facilidad de instalación, mantenimiento y administración y que genere un buen
respaldo al sistema.
El sistema de respaldo puede ser por redundancia inmediata (hot stand-by) o más
tardía (cold back-up).
La redundancia debe poseer funciones como:
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
126
• Detección de falla en el nodo27 maestro
• Sincronización de los relojes del nodo maestro28 y el nodo de respaldo29
• Copia de los archivos de historiales entre ambos nodos para garantizar continuidad de
datos históricos.
Ambos nodos (el servidor Scada y el de respaldo) deben poseer la misma base de
datos para garantizar el buen funcionamiento de la redundancia, ambos deben realizar
adquisición de datos. El nodo maestro es el encargado de la actualización de los datos de
campo, el modulo de redundancia ubica todas las variables de la base de datos del nodo de
respaldo en modo manual. El nodo maestro ubica todas las variables de modo automático,
este se encarga de la actualización de variables.
Al detectarse una anomalía de comunicación con los equipos de campo o al detectar
fallas del nodo maestro, el nodo de respaldo asume la función de nodo maestro y
automáticamente el modulo de redundancia cambia todos lo puntos de modo manual a
automático iniciando la comunicación por lo tanto se realiza la actualización de variables,
al solucionarse los problemas el nodo maestro adquiere su responsabilidad. Para activarse
el sistema de respaldo el nodo maestro y de respaldo deben estar continuamente en
comunicación. Cuando se declara el maestro en falla, ocurre un cambio del nodo back-up a
nodo maestro, esto ocurrirá en un determinado tiempo dependiendo del sistema que se
tenga, esto puede ser de manera automática o manual.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
127
Para la sala de control se consideran dos nodos Scada, para darle mayor respaldo a
los procesos. Para ello se consideró esta opción debido a que subdividiendo los campos en
dos permitiendo adquirir los datos de las variables de dos áreas, barriendo todos los
campos, de la siguiente manera:
• Un servidor (nodo maestro) que recibirá la información de los campos Borburata,
Silvan, Hato, Toruros – Caipe y Maporal (para la primera etapa se tendrá un total de 25
pozos automatizados de estos campos).
• Un servidor (nodo maestro) que recibirá la información de los campos Sinco, Silvestre
y Mingo (para la primera etapa se tendrá un total de 28 pozos de estos campos).
Como puede observarse hay equidad en la partición de los campos, esto para
propósitos de adquisición de los datos de campo. Es importante resaltar que se propone esta
división por cuanto ofrece la ventaja de que en el momento de ocurrir fallas del sistema no
se vean afectados todos los campos, de esta manera se garantiza que en el momento en el
que no haya comunicación no se afecten los campos restantes, de tal manera que la
comunicación no se verá afectada en su totalidad.
Para el sistema de respaldo se plantean dos propuestas, como se muestran en las
figuras 22 y 23, cada una con ventajas y desventajas.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
128
5.5.1.1. Propuesta 1. Respaldo
Figura 22. Propuesta 1 de respaldo del sistema
En el sistema de respaldo de la figura 22, se considera sólo un nodo de respaldo. El cual se activa en el momento que ocurre una falla en cualquiera de los dos nodos Scada. El sistema de respaldo posee ventajas y desventajas, que son presentadas a continuación:
Estación de Flujo Borbura
Estación de Flujo Silvan y Sinco D
Estación de Flujo Mingo y Silvestre
Pozos
Efluentes
Nodo de Back-Up
Nodo Nodo
Red de área ancha por procesos (TCP / IP)
Switch
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
129
Ventajas • El respaldo se realiza automáticamente, en el mismo instante en el que ocurre la falla
actúa el back-up aunque podría tardar unos minutos.
• El nodo de respaldo se puede configurar como nodo view30 lo que permite que el nodo
tenga dos funciones: a.- de respaldo, b.- como nodo view.
• Permite un solo nodo de respaldo para varios nodos Scada de la red.
• La configuración de cold back-up es adaptada especialmente para protocolos de
comunicación maestro - esclavo.
Desventajas
• Utiliza otro software adicional para lograr la función de redundancia, el cambio del
esclavo al maestro ocurre mas lentamente aunque solo tarda unos minutos, lo que
implica que durante este tiempo no se adquieren datos.
• Al normalizarse todas las operaciones el cambio de las funciones de los nodos debe
hacerse de manera manual.
• De presentarse fallas en los dos nodos Scada, el nodo de respaldo entraría en
funcionamiento abarcando ambos. Sí la falla ocurriera al mismo instante se corre el
riesgo de que la comunicación tarde mayor tiempo de respuesta, lo que significa que
presenta un riesgo que interfiere en el monitoreo y control de los procesos.
5.5.1.2. Propuesta 2 de respaldo
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
130
Figura 23. Propuesta 2 de respaldo del sistema
En el sistema de respaldo de la figura 23, se consideran dos nodos de respaldo, un
nodo para el Scada 1 y un nodo para el Scada 2. Cada uno de ellos se activa en el momento
de presentarse falla. Este sistema de respaldo le da mayor confiabilidad a la adquisición de
datos, ya que en el momento en que ocurre una falla, no se verá afectada toda la
producción. Se caería sólo un campo específico. A continuación se presentan las ventajas y
desventajas del mismo:
Estación de Flujo
Borburata
Estación de Flujo Silvan y Sinco D
Estación de Flujo Mingo y Silvestre
Pozos
Efluentes
Nodo Scada
2
Nodo Scada
1
Nodo Back-Up
1
Nodo Maestro
2 Switch
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
131
Ventajas
• El respaldo se realiza automáticamente, en el mismo instante en el que ocurre la falla, lo
cual es importante para mantener la continua adquisición de datos de campo
• No hay perdida de datos, sí ocurre falla el respaldo se realiza en el mismo instante lo
que permite que la adquisición de datos sea continuo y por lo tanto el monitoreo y
supervisión de los procesos no se verán afectados por fallas de la maestra y
comunicación.
• No utiliza otro software adicional para lograr la función de redundancia, el cambio del
esclavo al maestro ocurre inmediatamente en el momento que se detecta la falla.
Desventajas • Al normalizarse todas las operaciones el cambio de las funciones de los nodos debe
hacerse de manera manual.
• El nodo de respaldo no se puede configurar como nodo view
• No permite un solo nodo de respaldo para varios nodos Scada de la red, lo que implica
mayor costo, pues se debe poseer un nodo de respaldo por cada nodo Scada, pero el
costo se justifica por cuanto ofrece mayor respaldo en la comunicación. Sí ocurren
fallas al mismo instante afectando ambos nodos Scada, no se corre el riesgo de perder
comunicación pues el tiempo de respuesta es inmediato, lo que significa que presenta
un fallas de comunicación no se interfiere en las operaciones de monitoreo y control de
los procesos.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
132
5.6. ARQUITECTURA PROPUESTA DEL SISTEMA SCADA En la figura 24 se representa la arquitectura del sistema Scada del centro de control,
la cual permitirá la supervisión y control de los procesos. Posteriormente se describe la
arquitectura, comenzando con la transmisión de los datos. Se definen los equipos y
dispositivos a utilizar en cada una de las salas y su funcionalidad.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
133
Figura 24. Arquitectura propuesta del sistema SCADA
5.6.1. Esquema general del protocolo de comunicación de campo al centro de control “medios de comunicación”
Son aquellos medios que permiten que la transmisión se realice entre dispositivos de
la red. Estos permiten la comunicación a través de cables u ondas de radio. Los protocolos
de comunicación utilizan este medio para realizar sus funciones. De acuerdo a las distancias
existentes entre los dispositivos de campo y el centro de control se puede considerar un
protocolo vía radio o a través de cableado.
5.6.1.1. Esquemático de transmisión
En las estaciones de flujo, pozos y efluentes se encuentran los PLC o RTU
inteligentes, ellas se encargan de procesar la información, como presión, temperatura, flujo,
etc (todas las variables requeridas por la U.E.Y). Esta información es transmitida al sistema
Scada a través de un medio inalámbrico, es decir vía radio bajo protocolos TCP/IP (según
lineamientos de AI2S) .
Los radios transmiten esta información al radio maestro (ubicado en el edificio
Silvestre, el cual se encuentra a 40 metros de Barinas), que a su vez le entrega la
información al Scada a través de un switch, conformando la red LAN (red de control). La
filosofía es la de punto multipunto, que no es otra cosa que el maestro preguntado y las
remotas contestando de manera ordenada cuando se requiere la información. Luego que el
Scada posee la información la entrega a los servidores de aplicaciones, servidor histórico,
servidor web, posteriormente es transmitida a las consolas de operaciones, donde se llevará
a cabo la supervisión y control de los procesos. Para la integración de los datos se establece
comunicación con la red WAN a través de un router, quien le entrega la información al
propina, que es el multiplexor inteligente que maneja la WAN, esta información viaja a
través de fibra óptica o por medio de radios de microondas y llega a Campo la Mesa
(ubicado en Barinas) y es entregada a otro promina, transfieriendo la información al router,
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
134
y este a su vez a la red LAN (red administrativa). Cuando la información se tiene en la red
LAN (red administrativa) estará disponible al personal que la requiera, a la cual se dará
acceso de acuerdo a permisos establecidos.
La red WAN se abre a través de los prominas. De acuerdo a los requerimientos y
necesidades que posea automatización (si se quiere separación de red de control y red
administrativa) se debe hacer el análisis para establecer como será la comunicación. Se
tienen las siguientes opciones:
• Instalar un promina en el centro de control, implica separación de la red de control y
la red administrativa)
• Utilizar el promina que se tiene en el edificio silvestre, implica que la información
viajará por la misma red.
5.6.1.2. Equipos y dispositivos en el centro de control
El centro de control propuesto está conformado básicamente por tres salas:
• Sala de control de operaciones
• Sala de desarrollo de Ingeniería de Automatización
• Sala de cableado y redes.
5.6.1.2.1. Sala de control de operaciones
Según los requerimientos de la Unidad de Explotación de Barinas, la sala de control esta compuesta por 5 consolas de operaciones:
• Consola 1: Sub estación Borburata
• Consola 2: Estación de flujo Silvan y Sinco D
• Consola 3: Estación de flujo Mingo y Silvestre
• Consola 4: Pozos
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
135
• Consola 5: Efluentes
• Maquina 6: equipo de oficina
En cada una de las consolas se llevará a cabo la supervisión y control de los
procesos, se tienen 3 consolas para las estaciones y 1 para la sub estación de flujo, como se
mencionó anteriormente las operaciones se estructuran por proceso, esto quiere decir que
los operadores deberán controlar y supervisar de acuerdo a los procesos que se tienen en
cada estación de flujo, en pozos o en efluentes.
Se plantea una máquina de oficina, la cual es indispensable para que los operadores
puedan llevar a cabo la elaboración de reportes diarios, reportes de eventos, fallas
seguimiento de trabajo en instalaciones, permisos para realizar operaciones en
instalaciones, entre otros.
Dentro de la sala de control se deberá poseer:
• Radios autoparlantes
• Teléfonos
• Impresora
• Fax, entre otros
5.6.1.2.2. Sala de desarrollo de Ingeniería de Automatización
Constituye básicamente una sala de telemetría, en esta sala se encuentran los
equipos necesarios para la adquisición y manejo de datos, en ella se define una arquitectura
que define una mayor confiabilidad en los procesos a través de respaldos.
Un servidor que maneja la información de los campos Borburata, Silvan, Hato – Caipe y
Maporal.
Un servidor que maneja la información de los campos Sinco, Silvestre y Mingo
Cada servidor Scada posee un servidor de respaldo hot stand-by
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
136
Un servidor de aplicaciones de optimización de procesos.
Un servidor web para la interfaces hombre – máquina
• Un servidor histórico
Servidor Histórico (base de datos operacional)
Juega un papel importante dentro del proceso, es aquí donde se almacenará toda la
información de campo, este debe cumplir con una serie de características, como capacidad
de almacenamiento, facilidad de conexión con el servidor de aplicaciones, servidor de los
Scada “tiempo real”. En la actualidad se tiende a usar base de datos históricas como
Infoplus, PI, etc. bases de datos con una funcionalidad de gran capacidad de
almacenamiento. Es el encargado de administrar la información hacia el personal que lo
requiera. Operaciones de producción, optimización, infraestructura, mantenimiento,
estudios integrados, desarrollo de yacimientos, es decir a todas las gerencias, que requieren
manejar información.
Servidor web
Se tiene un servidor web para la interfaz hombre – máquina. Se plantea por la
importancia que significa ir hacia la nueva tendencias y la presentación de la información
debe ir orientada hacia tecnología web. La forma como se presente la información es vital
pues permitirá el entendimiento de la información, a través del servidor web se puede
lograr un buen esquemático de la información.
5.6.1.2.3. Centro de cableado y redes
Es la sala de telecomunicaciones, en ella se encuentran el radio maestro, es el
encargado de recibir la comunicación que viene de los procesos, permitiéndose la conexión
con el switch de la red de control. Todas las comunicaciones son transmitidas bajo
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
137
protocolo TCP/IP según lineamientos de AI2S. Se tiene solo un switch en donde están
conectadas 13 máquinas, las 6 máquinas de la sala de control de operaciones y los 7
servidores ubicados en la sala de desarrollo de ingeniería de automatización. También
estará conectado el router el cual será el encargado de establecer el enrutamiento de los
paquetes entre la red de control (centro de control) y la red administrativa.
El centro de control debe poseer características especiales en cuanto a redes, se
deben cumplir ciertos requisitos (ver bases teóricas), en este capítulo se exponen las redes
que se manejaran en el centro de control y los equipos necesarios para su instalación.
En la arquitectura planteada para el centro de control de la U.E.Y-B. Se establece
una red de control de procesos y el soporte de integración hacia la red administrativa.
Topología de la red
De acuerdo a la topología, o forma lógica, se considera una red tipo estrella. La red
se une en un único punto, con control centralizado, este es un switch de cableado. El
switch se encuentra ubicado en el centro de cableado y redes, en el están conectados todos
los servidores y consolas de operación. Constituyendo la red de control de procesos.
Existen dos métodos de switcheo: store-forward que recibe el paquete “frame”
completamente antes de permitirle salir de el switch y cut-through tan pronto como puede
determinar la dirección destino comienza a transmitir el paquete.
El switch
• Switch inteligente
• Debe poseer alta densidad de disponibilidad
• Alta densidad de fiabilidad y simplicidad de las necesidades
• Debe proporcionar capacidad de switcheo para eliminar problemas de rendimiento
• Flexibilidad de múltiples enlaces (numero de puertos aducuados)
• Switch rápido, que evite demora para el envío de información, alta velocidad
• Debe admitir reenvío de flujos de datos a alta velocidad de línea
• Debe admitir un caudal de tráfico adecuado
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
138
• Debe admitir el protocolo de comunicación TCP/IP
• Debe optimizar tanto las peticiones de contenido como las entregas
El switch Cut-through se caracteriza por enviar la información con muy poca demora. El switch debe
estar bajo especificaciones mecánicas (dimensiones, configuraciones de las ranuras), condiciones ambientales
(temperatura, humedad relativa), y eléctricas (voltaje, corriente).
Red de control de procesos
Esta red permite la conexión con los dispositivos de campo y el centro de control.
El plan Maestro de Automatización Subsuelo - Superficie establece que las comunicaciones
sean bajo TCP/IP para ello se requiere de radios de comunicación con salida TCP / IP, que
comunique los controladores con la sala de control. Los radios permiten una comunicación rápida y segura, incrementan la velocidad de comunicación y
el ancho de banda, para la transferencia de información desde la estación remota hasta la sala de control y
viceversa. Por ello son recomendables estos medio de comunicación.
Sistema de transmisión
En las estaciones de flujo, pozos o efluentes están los PLC o RTU, ellas se encargan de procesar la
información, como presión, temperatura, flujo, etc. Esta información es transmitida al sistema Scada a través
de un medio inalámbrico, es decir radios.
Los radios de campo transmiten esta información al radio maestro. El sistema de
comunicación entre los radios está basado bajo protocolo TCP/IP. Bajo esta tecnología se
posee banda libre, es decir un espectro ensanchado que permitirá establecer una
comunicación óptima, con velocidad de transmisión y banda ancha, logrando así una
efectiva transmisión de datos.
Una vez obtenida la información por el radio maestro, este le entrega la información
al Scada a través de un switch. La filosofía (Sistema de comunicación) es la de punto
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
139
multipunto, que no es otra cosa que el maestro preguntado y las remotas contestando de
manera ordenada cuando se requiere la información.
En el centro de redes y comunicaciones se debe instalar un router cuya función es
establecer el enrutamiento de los paquetes entre la red de control (centro de control) y la red
administrativa. Lo que permitirá crear un ambiente integrado de manera automatizada. El
equipo actúa a nivel de protocolos de red. Posee la ventaja de mejorar el rendimiento de la
transmisión entre las redes. Es un equipo con gran capacidad, puede incluso interconectar
redes con diferente protocolo. El router le dará mayor confiabilidad al sistema de
comunicaciones, le dará seguridad al sistema y manejará las colisiones, proporcionando una
transmisión de datos efectiva.
Sala de Control
El sistema que se instale en el centro de control, permitirá a un operador realizar en
forma remota el acceso a toda la información y control de los dispositivos en campo.
Una vez adquirida la información por el sistema Scada se requiere llevar la
información a las consolas de operación.
La red de control es la red conformada por los servidores Scada, los servidores de
respaldo y los servidores de aplicaciones, así como también las consolas de operaciones
(especificados en el capítulo 5). La red debe cumplir con requisitos que permitirán
garantizar la efectividad para la transmisión del control de procesos. Esta red es una red
LAN (red de área local). La forma lógica de la red es una red estrella.
Red estrella
Es una de las tres principales topologías. La red se une en un único punto,
normalmente con control centralizado, como un concentrador de cableado, en la red
propuesta se considera un switch, por lo que es un equipo que ofrece mayores ventajas, es
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
140
un equipo que permite estructurar el cableado de redes y ofrece la ventaja de que es un
equipo que direcciona los datos hacia la maquina que solicita la información.
Estructurado del cableado
El cableado debe cumplir con especificaciones técnicas que garanticen una optima
transmisión de datos. Estos se clasifican en categoría 3, categoría 5 y categoría 5E. Para la
sala de control se establece categoría 5E, la misma se considera por el tipo de cableado a
usar: UTP.
Especificaciones técnicas del cableado
De acuerdo a inspecciones realizadas a centros de control y la central de Campo la
Mesa (tomadas como referencia), se analiza la categoría que resulta adecuada para el centro
de control, determinándose:
Tabla 32. Especificaciones técnicas del cableado
TIA/EIA 568-A
NEMA WC-63
DataTwist
Categoría 5E
Impedancia: 20-100 MHz 100 ohm ( ohm15± )
Atenuación: 100 Mhz 21.7 dB/100m
N.E.X.T. (min.): 100 MHz 32 dB
Standar 10 Base-T
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
141
Atenuación:
A menudo expresado en el dBs, representa una disminución en la magnitud de la
señal como propagarse por medio de un conductor. Típicamente, la atenuación mas baja, la
distancia mas larga lograble.
Interferencia cerca-fin (N.E.X.T.):
Es una indicación de cómo un par activo puede adversamente afectar la calidad de
transmisión de señal en otros pares en un cable. A menudo expresado en el dBs de
aislamiento, los números mayores generalmente significa buena integridad de señal.
Reconocimiento
Desarrollo de la propuesta de la arquitectura del centro de control de la unidad de explotación Barinas
142
Reconocimiento
Top Related