REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA CARRERA: INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
OPTIMIZACIÓN DE ENLACES DE COMUNICACIÓN DE LOS TALADROS DE PERFORACIÓN A LA ESTACIÓN PRINCIPAL DE SAN DIEGO DE CABRUTICA.
TUTOR INDUSTRIAL: Aular, Luis. Luis. C.I. 10.936.374
PASANTE: Delgado, Francisco. C.I. C.I. 15.910.381
Caracas, Octubre de 2010
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ÍNDICE DE CONTENIDO p. CARTA APROBACIÓN DEL TUTOR………………………………..….
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ÍNDICE DE CONTENIDO………………………………………………..
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LISTA DE CUADROS…………….….……………………………….…..
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LISTA DE GRÁFICOS………………………….…………………….…..
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RESUMEN……………………………………………………………...….
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INTRODUCCIÓN………………………………………………………… CAPÍTULO I PRESENTACIÓN DE LA EMPRESA Razó Razónn soci social al…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …...
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Acti Activi vida dadd o acti activi vida dade dess a las las que que se dedi dedica ca…… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …...
4
Rese Reseña ña hist histór óric ica… a……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……… …
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Misi Misióón…… n………………………………………………………………………..
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Vis Visión… ón…………………………………………………………………………
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Val Valores… res…… …………………………………………………………………….
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Obj Objetivos… vos…… ………………………………………………………………….
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Orga Organi nigr gram amaa Gene Genera rall de la empr empres esa… a……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……… …
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Orga Organi nigr gram amaa del del Depa Depart rtam amen ento to…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… …… CAPÍTULO II SITUACIÓN ACTUAL Neces ecesid idad ad dete detect ctad ada… a……… ……… …………… ……………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……..
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Obje Objeti tivo vo Gene Genera ral… l……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……....…… ………… ………… ……..
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Obje Objeti tivo voss Espe Especí cífi fico cos… s……… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …..… .….… .……… ………… ………. ….
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Just Justif ific icac ació ión… n……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. …..… .……… ………… ………… ……
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CAPÍTULO III DESARROLLO DEL PROYECTO Base Basess Teór Teóric icas as…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……… …………… ……………. …...
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Meto Metodo dolo logí gía… a……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. ….…… ……… …
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Resu Result ltad ados os…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……..
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Fact Factib ibil ilid idad ad Técn Técnic ica, a, oper operat ativ iva, a, fina financ ncie iera ra y leg legal al…… ………… ………… ………… ………… ……..
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Vinc Vincul ulac ació iónn de de los los Resu Result ltad ados os con con el el PPer erfi fill ddee Egr Egres esoo ……… …………… ………… ………. …...
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………. RECOMENDACIONES…………………………... REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.…………………………………… BIBLIOGRAFICAS.……………………………………
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INDICE DE TABLAS Y DIAGRAMAS Nª
CONTENIDO
P.
1.
Tabla N° 1………………….
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2.
Tabla N° 2. Equipos de Perforación según uso y profundidad…………………………………………………….
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3.
Tabl Tablaa N° N° 3. 3. Jer Jerar arqu quía ía Eléc Eléctr tric icaa Dig Digit ital al…… ………… ………… ………… ………. …...
4.
Tabl Tablaa N° 4. Vent Ventaj ajas as y Des Desve vent ntaj ajas as de los los Equ Equip ipos os Prop Propue uest stos os
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5.
Diag Diagra rama ma N° 1. Símb Símbol olos os del del SSis iste tema ma Sk SkyC yCon ontr trol ol…… ………… ……......
48
6.
Diag Diagra ram ma N° N° 2. 2. El Elemen mentos de Re Red de de SON SONE ET…… T………………..
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7.
Diagrama N° N° 3. 3. ST STS-1…………………………………………
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8.
Diag Diagra rama ma N° 4. Arqu Arquit itec ectu tura ra en Anil Anillo lo…… ………… ………… ………… ………. ….
9.
Diag Diagra ram ma N° 5. 5. Dia Diagram rama SkyP SkyPiilot… t…… ………………………... ...
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INDICE DE GRAFICO Nª
CONTENIDO
P.
1.
Dibujo N°1 - Muestra de Petróleo en el Subsuelo…..…….
2.
Dibujo N° 2 - Método Sísmico……………..………..…….
18 20
3.
Dibujo N° 3 - Operaciones de Campo….………………….
20
4.
Dibujo N° 4 - Comportamiento de las ondas sísmicas…….
20
5.
Dibujo N° 5 - Taladros de Perforación de Pozos Petroleros...
6.
Dibujo N° 6 -- Taladro de Perforación Petrocedeño………...
7.
Dibujo N° 7 - Partes del Taladro de Perforación……………
8.
Dibujo N° 8 - Torre o Cabria………………………………..
9.
Dibujo N° 9 – Corona……………………………………….
10.
Dibujo N° 10 - Corona con Extender………………………..
11.
Dibujo Nº 11 – SkyGateway………………………………...
32
12.
Dibujo Nº 12 – SkyExtender………………………………...
32
13.
Dibujo Nº 13 – SkyConnector……………………………….
33
14.
Dibujo Nº 14 – Enlace Punto a Punto……………………….
35
15.
Dibujo Nº 15 – Enlace Punto a Multipunto…………………
35
16.
Dibujo Nº 16 – Topología de red Malla……………………..
17.
Dibujo Nº 17 – Fibra Óptica Multimodo Índice Escalonado
18.
Dibujo Nº 18 – Fibra Óptica Multimodo de Índice de Gradiente Gradual………………………………………….
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19.
Dibujo Nº 19 – Fibra Óptica Monomodo………………….
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20. 21. 22.
Dibujo N° 20. Imagen obtenida de Radio Mobile de la cobertura del sistema SkyPilot……………………………... Dibujo N° 21.SkyControl Pantalla Principal……………….. Dibujo N° 22. SkyControl – Taladros de Perforación
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PETROCEDEÑO…………………………………………. 23.
Dibujo N° 23. Tarjetas Administrativas Multiplexor………
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24.
Dibujo N° 24. Cable ETHERNET conectado al Multiplexor.
51
25.
Dibujo N° 25. Pacht Cord………………………………….
52
26.
Dibujo N° 26. Radio Link………………………………….
53
27.
Dibujo N° 27. Parámetros…………………………………
54
28.
Dibujo N° 28. Propiedades del DataSheet…………………
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29.
Dibujo N° 29. Línea de Vista………………………………
55
30.
Dibujo N° 30. Pozo Exploratorio…………………………..
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31.
Dibujo N° 31. Anillos de Fibra Óptica en Petrocedeño……
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32.
Dibujo N° 32. Red de Datos de Fibra Óptica………………
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33.
Dibujo N° 33. Trama de Red SONET……………………..
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34.
Dibujo N° 34. Dispositivo para obtener ráfaga de bits…….
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REPÚBLICA BOLVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA CARRERA INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
RESUMEN
Autor: Luis Aular Fecha: 22 de Octubre de 2010
TÍTULO DEL INFORME DE PASANTÍA REALIZADA EN LA EMPRESA (NOMBRE DE LA EMPRESA).
El Presente trabajo experimental y exploratorio fue desarrollado en la faja petrolífera del Orinoco, sector Junín, PETROCEDEÑO, ya que se deseaba optimizar los enlaces de comunicación entre los taladros de perforación y la estación principal. Se diseñaron dos propuestas de mejoras, determinando q las mejores opciones son a través de antenas punto a punto, que poseen en la empresa sólo que no se utilizan y a través de nuevos enlaces de fibra óptica. Otorgándole autonomía a Petrocedeño para llevar el monitoreo de los taladros y llevar data administrativa a un sector mayor dentro del área en expansión. Descriptores: Fibra Óptica, Microondas, Optimización, Enlaces, Antenas Punto a Punto
x
Introducción Las comunicaciones a nivel mundial están en constantes cambios, desde las más básicas a través de faxes, telefonía analógica hasta mails, telefonía IP, redes de enlaces, entre otras, estas comunicaciones no sólo se establecen entre personas, también entre dispositivos de alta tecnología, los cuales entre otras muchas actividades pueden llevar indicadores para realizar gestió´n de recursos de inventarios, capacidad de pozos petroleros, monitoreo de índices de extracción., un sinfín de actividades que benefician al hombre en su desarrollo profesional y tecnológico, beneficiando así a la sociedad. El presente trabajo experimental buscó la “Optimización del enlace Multipunto de microondas entre los taladros de perforación y la estación principal de San Diego de Cabrutica”, diseñando un enlace por vía de fibra óptica entre los mismos puntos mencionados anteriormente, proponiendo así un enlace alternativo entre ellos.
Actualmente durante la perforación de los pozos petroleros en la zona de San Diego de Cabrutica se necesitan que los mismos sean monitoreados en tiempo real esto es posible gracias a los enlaces de comunicación por medio de microondas hacia la estación principal, que es donde se monitorea el trabajo y el avance de los taladros de perforación. Estas conexiones a los taladros son las únicas que actualmente se utilizan. Esta vía de comunicación de microondas es llevada a cabo por una empresa contratista, la cual al finalizar contrato, tiene la opción de no renovación del mismo y culminación definitiva de la relación laboral con PETROCEDEÑO, por lo tanto, queda la empresa sin ningún tipo de comunicación y por ende monitoreo de estos taladros, por lo que se haría imposible llevar un seguimiento de los mismos y por ende un caos para la empresa y la extracción petrolera
Por lo tanto, las nuevas tecnologías de telecomunicación que asechan al mundo actual, son las encargadas de llevarnos cada día por el camino del cambio y las mejoras de los servicios, conduciendo los procesos internos de empresas, o hasta 1
en el hogar, en formas de facilitar el trabajo diario y por qué no, hasta de interactuar sin mediación del ser humano y llevar cierta autonomía de los procesos, es por todo esto que cada organización siempre se encuentra en la insaciable búsqueda de optimizar sus procesos y llevarlos con la más alta tecnología de punta que se pueda. PDVSA Petrocedeño no es ajeno a estas tendencias, por lo tanto la pasantía larga por realizar es un encuentro con lo actual y lo que está por venir, ya que actualmente existe una única manera de monitorear y gestionar estos taladros de perforación, pero necesitan la creación del nuevo prototipo de comunicación, para aplicar nuevas tecnologías que permitan mejorar el enlace de comunicación y tal vez los elementos monitoreados, permitiendo optimizar el trabajo que desempeñan los taladros en el área de perforación. Por otro lado, la empresa ha manifestado preocupación por el hecho de no tener otra manera de comunicación ni de monitoreo de estos taladros, por lo cual se generará un nuevo diseño para un enlace de comunicación por fibra óptica, y de esta manera desplazar errores que pudiesen ocasionar por lluvias, ruidos, interferencias, etc., de esta forma establecer un nuevo enlace para gestionar la labor de estos taladros y llevar con tecnología de última generación el proceso de perforación y por ende mejorar el performance que otorgan estos elementos a la empresa y en definitiva a la extracción del petróleo. La gestión que desempeñaré dentro de la empresa en esta área me exige que busque además de optimización de los procesos, una inversión justa para este proyecto, a corto, mediano y largo plazo, por lo cual, es necesario mencionar que si es cierto, que la inversión inicial será alta pero a mediano y largo plazo, la empresa ahorraría gran cantidad de dinero y no dependería de un tercero para la gestión fundamental de esta etapa de perforación, a la vez, de contar con un desarrollo propio, que otorga mayor escala de calidad a los procesos que se desempeñan dentro de PDVSA como empresa del estado, y eslabón fundamental de la economía del país. También es importante mencionar que el introducirse en el campo laboral me va a otorgar un aprendizaje técnico y teórico, que anteriormente no poseía, lo que me va a permitir el inicio del desarrollo de mi 2
carrera profesional. Así como también es un requisito indispensable para culminar mi carrera universitaria como Ingeniero en Telecomunicación.
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Capítulo 1 Presentación de la Empresa. Razón Social. Petrocedeño es una operadora petrolera que maneja de forma integrada la producción, mejoramiento y comercialización de crudos pesados de la Faja del Orinoco. Empresa mixta, filial de PDVSA (con 60% de las acciones) en la que participan Total (empresa francesa, con 30.3%) y StatoilHydro (empresa noruega, con 9,7%). Su actividad medular es producir crudo extrapesado, mejorarlo y comercializarlo bajo la denominación de “Zuata Sweet”, crudo mejorado de 32° API, de amplia aceptación en los mercados internacionales. Debe su nombre al General de División “Manuel Cedeño”, quien participó en los triunfos republicanos dirigidos por el Libertador “Simón Bolívar”, en San Diego de Cabrutica (lugar en el que está localizada la estación Principal de Producción). La operación de Petrocedeño se desarrolla en el Estado Anzoátegui, en el oriente de la República Bolivariana de Venezuela., ubicado al sur, sobre la Faja Petrolífera del Orinoco, se encuentra el campo y la Estación Principal, esta última cuenta con una capacidad de producción de 200 mil barriles diarios de crudo extrapesado. En el norte, sobre la costa del mar Caribe, está el Mejorador, específicamente en el Complejo Petrolero Petroquímico Industrial José Antonio Anzoátegui. Esta planta puede procesar hasta 180 mil barriles diariamente (MBD) de Zuata Sweet, 6 mil toneladas de coque y 900 toneladas de azufre. Actividades que desempeña. La cadena de valor de Petrocedeño se inicia con la extracción y producción de crudo extrapesado de 8° API, estas actividades son desarrolladas por la División de Producción al sur del estado Anzoátegui, dentro de un área de 399,25 Km2 conocida como el “Bloque Junín” de la Faja Petrolífera del Orinoco. En el Bloque de Producción se encuentran el campo y la Estación Principal. En el campo, los pozos petroleros están ubicados en macollas, que son instalaciones de 4
superficie con capacidad para agrupar de 6 a 24 pozos. Su diseño, sumado a la perforación horizontal, permite el drenaje de grandes extensiones de subsuelo con un mínimo de afectación de la superficie, lo que las convierte en infraestructura ambientalmente amigable. En la Estación Principal se recolecta el crudo de las macollas. El gas asociado es separado y el crudo es diluido, calentado y deshidratado para garantizar la calidad requerida para su transporte (16° API) hasta el Mejorador. El Mejorador está constituido en un área de más de 200 hectáreas y tiene la capacidad de producir hasta 180 MBD de Zuata Sweet, a partir de los 200 MBD de crudo diluido de 16° API, que se envían desde la Estación Principal por un oleoducto de 210 Km. La planta de Mejoramiento de Petrocedeño es la más grande y avanzada en su estilo de toda Latinoamérica, consta de unidades diseñadas con tecnología de punta para realizar proceso de Destilación Atmosférica, Destilación al Vacío, Coquificación Retardada, Hidrotratamiento, Hidrocraqueo. Manufactura de Hidrógeno. Recuperación de Azufre, Tratamiento de Gas de Cola y Despojadores de aguas agrias. Su comercialización se basa en el Zuata Sweet el cual es el principal producto de Petrocedeño. Se caracteriza por ser un crudo mejorado de 32° API, con bajo contenido en azufre (0,13%) y gran aceptación en los mercados internacionales. Actualmente el 80 % de la producción de Zuata Sweet es comercializada a los centros refinadores de la Costa del Golfo de México y la Costa Este de los Estados Unidos de América, el 14 % va a Europa y el 6 % restante al Caribe. El despacho de los crudos se realiza a través del terminal de PDVSA TAE-J, mientras que el coque y el azufre se exportan a través del terminal de sólidos de Petrocedeño. Este terminal tiene una capacidad de almacenamiento de hasta 1 millón de toneladas de coque, 80 mil de azufre sólido y 45 mil toneladas métricas de azufre líquido. También posee un sistema de transporte cerrado que minimiza
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el riesgo de escape de partículas al exterior, una plataforma de carga y un muelle para el despacho de los productos. La flexibilidad de los equipos permite despachar el azufre tanto sólido como líquido, lo que representa una ventaja comercial para Petrocedeño. Reseña Histórica SINCOR (Sincrudos de Oriente) en sus inicios, era una asociación estratégica entre la estatal petrolera PDVSA de Venezuela (38%), TOTAL de Francia (47%) y Statoil de Noruega (15%), con vigencia de 35 años a partir del primer despacho de crudo sintético realizado en marzo de 2002. Esta operadora se estableció como resultado de la decisión del gobierno venezolano en la década del 90, de que PDVSA se asociara con empresas extranjeras para el desarrollo de las reservas de la Faja del Orinoco, que se estiman en 235 mil millones de barriles de crudo extrapesado. En el marco de la política de “Plena Soberanía Petrolera” y con la finalidad de poner fin al proceso de privatización de la Industria Petrolera Venezolana, iniciado durante la década de los años 90, el Gobierno de la República Bolivariana de Venezuela, en fecha 26 de febrero de 2007, dictó el Decreto Nro. 5.200, con Rango, Valor y Fuerza de Ley de Migración a Empresas Mixtas de los Convenios de Asociación de la Faja Petrolífera del Orinoco; así como de los Convenios de Exploración a Riesgo y Ganancias Compartidas. Este proceso de transferencia culminó el 30 de abril y es a partir del 01 de mayo de 2007, que Petróleos de Venezuela, S. A. (PDVSA) toma el control de todas las instalaciones relacionadas con las asociaciones antes mencionadas. Finalmente se lleva a cabo la Nacionalización de la Faja Petrolífera del Orinoco, luego de un proceso de migración que se desarrolló de acuerdo al cronograma establecido previamente, y que culminó de manera exitosa, lo que incluyó previamente la firma de Memoranda de Entendimiento con la empresa extranjera Total y Statoil, naciendo de esta manera el nombre de Petrocedeño.
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Misión Por medio de su participación en el desarrollo de la Faja del Orinoco, la misión de Petrocedeño es maximizar el valor de los accionistas mediante la mejora continua en el desempeño de sus operaciones, mientras genera beneficios para Venezuela y mejora el desarrollo de las comunidades locales donde Petrocedeño está presente. Visión •
Petrocedeño será reconocida como la compañía líder en la producción y mejoramiento de crudo pesado, además tendrá un desempeño superior al de otras compañías (y asociaciones) comparables de crudo pesado en indicadores específicos.
•
Petrocedeño tendrá una eficiente organización orientada al negocio, la cual será capaz de maximizar el valor para sus Accionistas y la sociedad.
•
Petrocedeño será una compañía de mejoras continuas, la cual proveerá a sus empleados un ambiente retador y dentro de una organización para el aprendizaje.
•
Petrocedeño desarrollará todas sus actividades con un gran sentido de responsabilidad por el ambiente y la seguridad.
•
Petrocedeño promoverá altos valores éticos.
•
Petrocedeño estará comprometida con el desarrollo de todos sus empleados
•
Todos los empleados estarán comprometidos con el cumplimiento de la visión de Petrocedeño.
Valores Nuestros valores se pueden resumir con las siguientes afirmaciones: •
SALUD, SEGURIDAD Y AMBIENTE Para Petrocedeño, la salud, la seguridad y la protección del medio ambiente son las máximas prioridades.
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Conducimos nuestras operaciones y negocios en forma segura, protegiendo la salud e integridad tanto de nuestro personal, como el de los relacionados con nuestras operaciones y las comunidades cercanas. Realizamos esfuerzos permanentes para la prevención de accidentes y enfermedades ocupacionales, identificando, controlando y minimizando los riesgos asociados de nuestras actividades. Mantenemos una vigilancia continua para lograr la protección física del personal y la conservación de activos. Utilizamos las más avanzadas tecnologías y desarrollamos las mejores prácticas para preservar y proteger el medio ambiente, en resguardo de la calidad de vida de las generaciones presentes futuras. •
EXCELENCIA Buscamos la excelencia en todo lo que hacemos, y tenemos la determinación de mantenernos dentro de los más altos estándares de la industria a escala mundial. Nos distinguimos por nuestras competencias profesionales. Aplicamos la tecnología más avanzada desarrollando procesos de calidad basados en el mejoramiento continuo. Mantenemos una fuerte orientación al logro. Nos apasiona innovar y obtener resultados que superen las expectativas. Tomamos decisiones basadas en la experiencia y administramos nuestros recursos en forma altamente eficiente. Procuramos el acceso a los mejores mercados, clientes y proveedores con base en la calidad de nuestros productos y servicios.
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Aprendemos de nuestros triunfos y nuestros fracasos. •
ÉTICA PERSONAL Y PROFESIONAL. Para nosotros la manera de hacer negocios es tan importante como los resultados que logramos. Esperamos los más altos niveles de conducta ética de todo el personal, dentro y fuera de la empresa. Sabemos que modelar la conducta correcta es la mejor enseñanza. El trato, la cortesía, la consideración y respeto por las opiniones y dediciones del otro son base de nuestras relaciones. Actuamos con equidad y buscamos el beneficio mutuo: trabajadorempresa. Asumimos con responsabilidad los resultados de nuestras acciones. Actuamos con honestidad, lealtad y transparencia, identificando y evitando posibles conflictos de interés, protegiendo así la confidencialidad de la propiedad intelectual e industrial de la empresa. Realizamos todas nuestras negociaciones con estricto apego a las leyes y normas aplicables. Requerimos de nuestros clientes, proveedores, competidores y colaboradores que compartan nuestros valores corporativos. Estas prácticas nos otorgan coherencia, fuerza moral y una reputación deseable.
•
APRENDIZAJE ORGANIZACIONAL. La capacidad de aprender y desarrollarnos como personas profesionales y como organización es la clave del alto desempeño.
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Estamos comprometidos con el auto desarrollo a partir de una clara visión estratégica de la organización y sus necesidades, para poder conducir con éxito la empresa de hoy en el futuro. Proveemos los recursos necesarios para el desarrollo de competencias alienadas con el negocio, orientadas al mejor cumplimiento de las funciones del cargo y con base en el mérito. Ofrecemos oportunidades para el desarrollo de carreteras y retos profesionales atractivos, porque deseamos motivar y conservar a nuestros empleados. •
CONCIENCIA SOCIAL Actuamos de una manera socialmente responsable con todos los públicos relacionados con la organización, comprometidos con los principios que establece el desarrollo económico, educativo, social y cultural de las comunidades donde trabajamos. Somos una corporación inserta en un medio social y asumimos responsabilidades de manera compartida, para contribuir con ello al desarrollo económico, educativo, social y cultural de las comunidades donde trabajamos. Establecemos alianzas con las comunidades, el sector público y privado, organizaciones no gubernamentales y entes multilaterales para abordar proyectos que atiendan necesidades e intereses de la comunidad, con una orientación estratégica que asegure la sustentabilidad de las iniciativas.
•
DIVERSIDAD E INTEGRACIÓN MULTICULTURAL. Somos una organización multicultural y reconocemos la diversidad como clave del éxito.
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Buscamos atraer y desarrollar personal de primera categoría, profesionales del ámbito mundial. Sabemos que la acertada combinación de talentos nos otorga una gran ventaja competitiva y constituye una base para el logro de la excelencia. El ambiente multicultural otorga una fuerza propulsora. Estimulamos la expresión de diversas ideas, puntos de vista y estilos de pensamiento, respetando las diferencias individuales y culturales. Buscamos integrar competencias y recursos para crear una unidad e identidad corporativa como fuente de una verdadera sinergia, con capacidad de innovación y verdadero liderazgo. Objetivos corporativos (Externos) Excede al período del plan de negocios •
Ser los mejores en términos económicos y de SSAP entre las Asociaciones Estratégicas de la Faja del Orinoco.
•
Exceder las expectativas de los Accionistas en términos de ROCE y ROI.
•
Desarrollar y producir por lo menos 2.53 millardo de barriles de Crudo Extra Pesado durante los 35 años de vida de la Asociación de Petrocedeño.
•
Mejorar y manufacturar por lo menos 2.23 millardo de barriles de crudo de 30-32° API, mientras se mantiene una posición en el cuadrante superior, con respecto a competidores específicos en los principales indicadores de desempeño.
•
Maximizar el valor de Petrocedeño a lo largo del período del Convenio de Asociación asegurando una base de ganancias incrementales.
•
Ser reconocida como un modelo a seguir a nivel de interacción con la comunidad y de "ciudadanía corporativa".
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Objetivos corporativos (Internos) Excede al período del plan de negocios •
Asegurar una entrega exitosa de las instalaciones entre Proyecto y Opco, la cual debe cumplir con los planes establecidos
•
Reclutar, entrenar, desarrollar y comprometer a los empleados Petrocedeño necesarios para sus operaciones.
•
Tener todas las "licencias para operar" en el tiempo necesario.
•
Establecer un sistema de evaluación del desempeño.
•
Maximizar el contenido venezolano en todas las actividades de Petrocedeño siempre y cuando exista disponibilidad y competitividad.
•
Enfocarse en el núcleo del negocio.
•
Desarrollar experiencia en la gerencia de la cadena de valor.
•
Construir una cultura PETROCEDEÑO enfocada en mejoras continuas, mediante la concienciación y difusión de ésta en toda la organización.
•
Desarrollar una fuerte conciencia de costos.
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Organigrama General. Presidente
Gerente de Auditoria
Gerente de Planificación
Gerente de PCP
Gerente SIAHO
Gerente de Ing . de Costos
GerenteGeneral
Gerente de RRHH
Gerente de Legal
Gerente de Desarrollo Sustentable
Gerente División Producción
Gte . Div. Mejoramiento
Gerente Petróleo
Gte . Operacional Mejoramiento
Gerente de Asuntos Públicos
Sub. Gcia . Gral . Admón y Fin.
Sub. Gcia . Gral. Técn . Y de Oper .
Gerente Finanzas
Gerente de Procura
Gerente Contrataciones
Gerente Proyecto MSUP
Gerente Explotación
Gerente Operaciones
Gte. Técn. y Oper. De Pozos
Gerente Mantenimiento
Gerente A .I.T.
Gerente Proyecto EOR
Gerente de Distrito
Gerente Servicios Técnicos
Gerente de Mercadeo
Gerente Parada Mayor
Gerente Ing . y Construc . (Producción )
Gerente Ing . y Construc . (Mejorador )
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Gte. Técnico y Optimización
Organigrama del Departamento.
Gerente de AIT
(1) GNO y DIS
(2) Supervisor de seguridad de AIT
(1) Asistente administrativo
(1) Planificación y Control de Gestión
(1) Gestión del Servicio
(1) Control de la plataforma
(1) Mantenimiento de Plataforma
(1) Superintendente Producción - SDC
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(1) Superintendente Mejorador - Jose
Capítulo 2 Situación Actual. Necesidad Detectada Actualmente durante la perforación de los pozos petroleros en la zona de San Diego de Cabrutica (SDC) existe un sistema de comunicación que transmite data administrativa y data del comportamiento del taladro de perforación en tiempo real hacia la planta principal de SDC que es donde se monitorea el trabajo. Se necesita que exista un soporte de este sistema que en la actualidad es el único existente en las áreas de perforación de Petrocedeño, por lo que si el sistema llegara a fallar se cortaría la comunicación y el seguimiento con dichos taladros. Otra necesidad es el estudio de futuros pozos a ser perforados que están fuera del alcance de cobertura de estos sistemas de transmisión y que no pueden dejar de ser monitoreados. Objetivo General Optimizar Enlaces de Comunicación de los Taladros de Perforación a la Estación Principal de San Diego de Cabrutica. Objetivos Específicos •
Levantamiento de la información referente a las líneas actuales de comunicación por microondas.
•
Desarrollar un prototipo de comunicación alterna de los taladros de perforación a la estación principal.
•
Proponer nuevas tecnologías en general para optimizar la comunicación de los taladros de perforación hacia la planta de San Diego de Cabrutica.
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Justificación Las nuevas tecnologías de telecomunicación que asechan al mundo actual, son las encargadas de llevarnos cada día por el camino del cambio y las mejoras de los servicios, conduciendo los procesos internos de empresas, o hasta en el hogar, en formas de facilitar el trabajo diario y por qué no, hasta de interactuar sin mediación del ser humano y llevar cierta autonomía de los procesos, es por todo esto que cada organización siempre se encuentra en la insaciable búsqueda de optimizar sus procesos y llevarlos con la más alta tecnología de punta que se pueda. PDVSA Petrocedeño no es ajeno a estas tendencias, por lo tanto la pasantía larga por realizar es un encuentro con lo actual y lo que está por venir, ya que actualmente existe una única manera de monitorear y gestionar estos taladros de perforación, pero necesitan la creación del nuevo prototipo de comunicación, para aplicar nuevas tecnologías que permitan mejorar el enlace de comunicación y tal vez los elementos monitoreados, permitiendo optimizar el enlace de comunicación de los taladros en el área de perforación. Por otro lado, la empresa ha manifestado preocupación por el hecho de no tener otra manera de comunicación ni de monitoreo de estos taladros, por lo cual se generará un nuevo diseño para un enlace de comunicación por fibra óptica, y de esta manera desplazar errores que pudiesen ocasionar por lluvias, ruidos, interferencias, etc., de esta forma establecer un nuevo enlace para gestionar la labor de estos taladros y llevar con tecnología de última generación el proceso de perforación y por ende mejorar el performance que otorgan estos elementos a la empresa y en definitiva a la extracción del petróleo.
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Capítulo 3. Desarrollo del Proyecto. Bases teóricas Aspectos Generales. El Petróleo El Petróleo, es el energético más importante en la historia de la humanidad; un recurso natural no renovable, que aporta, gran cantidad energía que se consume en el mundo. Es una sustancia aceitosa de color oscuro a la que, por sus compuestos de hidrógeno y carbono, se le denomina hidrocarburo. Su composición elemental normalmente está comprendida dentro de los siguientes intervalos: Elemento
Peso %
Carbón
84 - 87
Hidrógeno
11 - 14
Azufre
0-2
Nitrógeno
0.2
-Tabla N° 1-
Se encuentra ocupando los espacios de las rocas porosas, principalmente de rocas como areniscas y calizas. Es importante recalcar, que cuando se extrae el petróleo, no es cierto que queden enormes espacios vacíos en el interior de la tierra.
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Dibujo N°1 - Muestra de Petróleo en el Subsuelo
Aunque se conoce de su existencia y utilización desde épocas milenarias, la historia del petróleo como elemento vital y factor estratégico de desarrollo es relativamente reciente, de menos de 200 años. En 1850 Samuel Kier, un boticario de Pittsburg, Pensilvania (EE.UU.), lo comercializó por vez primera bajo el nombre de " aceite de roca" o "petróleo". A partir de entonces se puede decir que comenzó el desarrollo de la industria del petróleo y el verdadero aprovechamiento de un recurso que indudablemente ha contribuido a la formación del mundo actual. El petróleo contiene tal diversidad de componentes, que difícilmente se encuentran dos tipos idénticos. Además existen parámetros internacionales, como los del Instituto Americano del Petróleo, o en ingles, American Petroleum Institute (API) que diferencian la calidad y, por lo tanto, su valor . Así, entre más grados API tenga un petróleo, mejor es su calidad. Relacionándolo con su gravedad API el petróleo se clasifica en "liviano", "mediano", "pesado" y extrapesado": •
Crudo liviano o ligero: tiene gravedades API mayores a 31,1° API
•
Crudo medio o mediano: tiene gravedades API entre 22,3 y 31,1° API.
•
Crudo pesado: tiene gravedades API entre 10 y 22,3° API.
•
Crudo extrapesado: gravedades API menores a 10° API.
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En Petrocedeño se extrae crudo extrapesado de 8 ° API proveniente de la Faja del Orinoco, transformándolos en el mejorador de “Jose” en crudo liviano dulce de 32 ° API. Exploración del Petróleo. La ciencia de la exploración consiste básicamente en identificar y localizar esos lugares, lo cual se basa en investigaciones de tipo geológico. Uno de los primeros pasos en la búsqueda del petróleo es la obtención de fotografías o imágenes por satélite, avión o radar de una superficie determinada. Esto permite elaborar mapas geológicos en los que se identifican características de un área determinada, tales como vegetación, topografía, corrientes de agua, tipo de roca, fallas geológicas, anomalías térmicas... Esta información da una idea de aquellas zonas que tienen condiciones propicias para la presencia de mantos sedimentarios en el subsuelo. También se utiliza el sistema magnético y el gravimétrico, desde aviones provistos de magnetómetros y gravímetros, con lo cual se recoge información que permite diferenciar los tipos de roca del subsuelo. Asimismo los geólogos inspeccionan personalmente el área seleccionada y toman muestras de las rocas de la superficie para su análisis. En el trabajo de campo de los Geólogos, se utilizan aparatos gravimétricos de superficie que permiten medir la densidad de las rocas que hay en el subsuelo. Con estos estudios se tiene una primera aproximación de la capacidad de generación de hidrocarburos y de la calidad de rocas almacenadoras que pueda haber en un lugar. El paso más importante en la exploración es “la sísmica”, es lo que permite conocer con mayor exactitud la presencia de trampas en el subsuelo. La sísmica consiste en crear temblores artificiales mediante pequeñas explosiones subterráneas, para lo cual se colocan explosivos especiales en excavaciones de poca profundidad, normalmente entre 10 y 30 pies. En la superficie se cubre un área determinada con aparatos de alta sensibilidad llamados "geófonos", los cuales van unidos entre sí por cables y conectados a una estación receptora. 19
La explosión genera ondas sísmicas que atraviesan las distintas capas subterráneas y regresan a la superficie. Los geófonos las captan y las envían a la estación receptora, donde, mediante equipos especiales de cómputo, se va dibujando el interior de la tierra. Es algo así como sacar un electrocardiograma.
Dibujo N° 2 - Método Sísmico
Dibujo N° 3 - Operaciones de Campo
Dibujo N° 4 - Comportamiento de las ondas sísmicas
Toda la información obtenida a lo largo del proceso exploratorio es objeto de interpretación en los centros geológicos y geofísicos de Petrocedeño.
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Allí es donde se establece qué áreas pueden contener mantos con depósitos de hidrocarburos, cuál es su potencial contenido de hidrocarburos y dónde se deben perforar los pozos exploratorios para confirmarlo. De allí se genera, lo que se denomina como "prospectos" petroleros. Extracción La extracción, producción o explotación del petróleo se hace de acuerdo a las características propias de cada yacimiento. Para poner un pozo a producir, se baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento a la altura de las formaciones donde se encuentra el yacimiento, el petróleo fluye por esos orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería de menor diámetro, conocida como "tubing" o "tubería de producción". Si el yacimiento tiene energía propia, generada por la presión subterránea y por los elementos que acompañan al petróleo (por ejemplo gas y agua), éste saldrá por sí solo. En este caso se instala en la cabeza del pozo un equipo llamado "árbol de navidad" o “Cabezal de Pozo”, que consta de un conjunto de válvulas para regular el paso del petróleo. Este sistema es el utilizado en Petrocedeño. Si no existe esa presión, se emplean otros métodos de extracción. El más común ha sido el "balancín" o "machín", el cual, mediante un permanente balanceo, acciona una bomba en el fondo del pozo que succiona el petróleo hacia la superficie. El petróleo extraído generalmente viene acompañado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de producción, separación y almacenamiento. Una vez separado de esos elementos, el petróleo se envía a los tanques de almacenamiento y a los oleoductos que lo transportarán hacia las refinerías o hacia los puertos de exportación. El gas natural asociado que acompaña al petróleo se envía a plantas de tratamiento para aprovecharlo en el mismo campo y/o despacharlo como "gas seco" hacia los centros de consumo a través de gasoductos.
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En el caso de yacimientos que contienen únicamente gas natural, se instalan los equipos requeridos para tratarlo (proceso de secado, mantenimiento de una presión alta) y enviarlo a los centros de consumo A pesar de los avances alcanzados en las técnicas de producción, nunca se logra sacar todo el petróleo que se encuentra (in situ) en un yacimiento. En el mejor de los casos se extrae el 50 ó 60 por ciento, según estudios realizados por Petróleos de Venezuela (PDVSA) Por tal razón, existen métodos de "recobro mejorado" para lograr la mayor extracción posible de petróleo en pozos sin presión natural o en declinación, tales como la inyección de gas, de agua o de vapor a través del mismo pozo productor o por intermedio de pozos inyectores paralelos a éste. Proceso de Perforación La única manera de saber, si hay petróleo en el sitio donde la investigación geológica propone que se podría localizar un depósito de hidrocarburos, es mediante la perforación de un hueco o pozo. El primer pozo que se perfora en un área geológicamente inexplorada se denomina "pozo exploratorio" y en el lenguaje petrolero se clasifica "A-3". De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado. Los principales elementos que conforman un equipo de perforación, y sus funciones, son los siguientes: •
Torre de perforación o taladro - Es una estructura metálica en la que se concentra prácticamente todo el trabajo de perforación.
•
Tubería o "sarta" de perforación - Son los tubos de acero que se van uniendo a medida que avanza la perforación.
•
Brocas - Son las que perforan el subsuelo y permiten la apertura del pozo.
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•
Malacate - Es la unidad que enrolla y desenrolla el cable de acero con el cual se baja y se levanta la "sarta" de perforación y soporta el peso de la misma.
•
Sistema de lodos - Es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente un lodo de perforación que cumple varios objetivos: lubrica la broca, sostiene las paredes del pozo y saca a la superficie el material sólido que se va perforando.
•
Sistema de cementación - Es el que prepara e inyecta un cemento especial con el cual se pegan a las paredes del pozo tubos de acero que componen el revestimiento del mismo.
•
Motores - Es el conjunto de unidades que imprimen la fuerza motriz que requiere todo el proceso de perforación.
El tiempo de perforación de un pozo dependerá de la profundidad programada y las condiciones geológicas del subsuelo. En promedio se estima entre dos a seis meses. La perforación se realiza por etapas, de tal manera que el tamaño del pozo en la parte superior es ancho y en las partes inferiores cada vez más angosto. Esto, le da consistencia y evita derrumbes, para lo cual se van utilizando brocas y tubería de menor tamaño en cada sección. Así, por ejemplo, un pozo que en superficie tiene un diámetro de 26 pulgadas, en el fondo puede tener a lo más 8.5 pulgadas. Durante la perforación es fundamental la circulación permanente de un "lodo de perforación", el cual da consistencia a las paredes del pozo, enfría la broca y saca a la superficie el material triturado. Ese lodo se inyecta por entre la tubería y la broca, y asciende por el espacio anular que hay entre la tubería y las paredes del hueco. El material que saca sirve para tomar muestras y saber qué capa rocosa se está atravesando y si hay indicios de hidrocarburos. Durante la perforación también se toman registros eléctricos que ayudan a conocer los tipos de formación y las características físicas de las rocas, tales como densidad, porosidad, contenidos de agua, de petróleo y de gas natural.
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Igualmente se extraen pequeños bloques de roca a los que se denominan "corazones" y a los que se hacen análisis en laboratorio para obtener un mayor conocimiento de las capas que se están perforando. Para proteger el pozo de derrumbes, filtraciones o cualquier otro problema propio de la perforación, se pegan a las paredes del hueco, por etapas, tubos de revestimiento con un cemento especial que se inyecta a través de la misma tubería y se desplaza en ascenso por el espacio anular, donde se solidifica. La perforación debe llegar y atravesar las formaciones donde se supone se encuentra el petróleo. El último tramo de la tubería de revestimiento se llama "liner de producción" y se fija con cemento al fondo del pozo. Al finalizar la perforación el pozo queda literalmente entubado (revestido) desde la superficie hasta el fondo, lo que garantiza su consistencia y facilitará posteriormente la extracción del petróleo en la etapa de producción. El común de la gente tiene la idea de que el petróleo brota a chorros cuando se descubre, como ocurría en los inicios de la industria petrolera. Hoy no es así. Para evitarlo, desde que comienza la perforación se instala en la boca del pozo un conjunto de pesados equipos con diversas válvulas que se denominan "preventoras". Desde el momento en que se inicia la investigación geológica hasta la conclusión del pozo exploratorio, pueden transcurrir de uno a cinco años. La perforación se adelanta generalmente en medio de las más diversas condiciones climáticas y de topografía: zonas selváticas, desiertos, áreas inundables o en el mar. Cuando se descubre el petróleo, alrededor del pozo exploratorio se perforan otros pozos, llamados de "avanzada", con el fin de delimitar la extensión del yacimiento y calcular el volumen de hidrocarburo que pueda contener, así como la calidad del mismo. La perforación en el subsuelo marino sigue en términos generales los mismos lineamientos, pero se efectúa desde enormes plataformas ancladas al lecho marino
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o que flotan y se sostienen en un mismo lugar. Son verdaderos complejos que disponen de todos los elementos y equipo necesarios para el trabajo petrolero. En la exploración petrolera los resultados no siempre son positivos. En la mayoría de las veces los pozos resultan secos o productores de agua. En cambio, los costos son elevados, lo que hace de esta actividad una inversión de alto riesgo. Taladro de Perforación Es una estructura metálica en la que se concentra el trabajo de perforación, encargado de penetrar las diferentes formaciones de suelo, con el fin de encontrar petróleo y gas, aplicando factores mecánicos como peso sobre la mecha y rotación, para obtener la mejor tasa de penetración. Se emplean en tierra firme y en mar adentro. Existen varios tipos de taladros de perforación, los cuales se clasifican en 7 tipos básicos. a) Taladro para tierra firme. b) Taladro móvil c) Equipo de perforación en el mar con bases retráctiles. d) Plataforma. e) Sumergible. f) Semisumergible. g) Barco de perforación.
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Dibujo N° 5 - Taladros de Perforación de Pozos Petroleros
En Petrocedeño debido a la superficie terrestre, es utilizado el “Land” o taladro para tierra firme. Estos son del tipo más común de equipos de perforación, los mismos se dividen según su uso y profundidad de perforación.
USO Liviano Medio Pesado Ultrapesado
PROFUNDIDAD Pies 3000 – 5000 4000 – 10000 12000 – 16000 18000 – 25000
Metros 1000 – 1500 1200 – 3000 3500 – 5000 5500 – 7500
Tabla N° 2. Equipos de Perforación según uso y profundidad
En Petrocedeño, son utilizados los Taladros de perforación Liviano y Medio debido a la profundidad de la perforación, sin embargo son de gran tamaño y tecnología, de ser necesario pueden perforar a más profundidad.
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Dibujo N° 6 -- Taladro de Perforación Petrocedeño
Dibujo N° 7 - Partes del Taladro de Perforación
Se puede observar en el dibujo anterior las partes que conforman un taladro de perforación, no obstante para este informe vale la pena explicar lo que es la Cabria y la Corona, esta última es donde se encuentra el “Extender”, el cual forma
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parte del Sky Pilot (sistema de comunicación por vía microondas – el cual se explica posteriormente) Torre o Cabria, es una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro patas que bajan por las esquinas de la infraestructura o sub-estructura. Soporta el piso de la instalación y además provee un espacio debajo del piso para la instalación de válvulas especiales llamadas “Impiderreventones”. Su altura varía desde 69´ hasta 189´ siendo 142´ la más común. La altura de la cabria del taladro Nabors 679, el cual es el taladro usado en Petrocedeño, mide 147´. Su capacidad depende de la carga que puedan suspender, ligeras, medianas y pesadas, siendo las más comunes entre 250 y 750 toneladas. La mayoría de las torres pueden soportar vientos de 100 – 130 mph.
Dibujo N° 8 - Torre o Cabria
Corona, es el medio por el cual se transmite el peso de la “Sarta de Perforación” a la torre. En ella se encuentran una serie de poleas que forman el “Bloque Corona” o fijo, el cual sostiene y da movilidad al “Bloque Viajero”. Este, se encuentra en la parte más alta de la cabria, donde se ubica el “Extender”. 28
Dibujo N° 9 - Corona
Dibujo N° 10 - Corona con Extender
Taladro de Completación Una vez que el pozo es perforado, y se ha comprobado cantidades comerciales suficientes de gas natural y petróleo en el área, se debe “completar” la actividad extrayendo el crudo hacia la superficie. Este proceso incluye el fortalecimiento del agujero, colocándole una carcasa de cemento para reforzar los cimientos, se evalúa la temperatura y la presión de la formación, entre otras actividades para proceder a la “completación”. La “completación” consiste en una serie de medidas, como se enuncian a continuación, revestimiento del pozo, instalación de la “cabeza del pozo” e instalación de los equipos de elevación. Los Taladros que se dedican a esta actividad son de menor tamaño que los taladros de perforación, pero al igual que los mencionados anteriormente poseen en su “corona” (punto más alto del taladro) su “extender”. Comunicación La comunicación es el proceso mediante el cual se transmite información de una entidad a otra. Los procesos de comunicación son interacciones mediadas por signos entre al menos dos agentes que comparten un mismo repertorio de signos y tienen unas reglas semióticas comunes. Todas las formas de comunicación requieren un emisor , un mensaje y un receptor. En el proceso comunicativo, la información es incluida por el emisor en un paquete y canalizada hacia el receptor 29
a través del medio. Una vez recibido, el receptor decodifica el mensaje y proporciona una respuesta. Desde un punto de vista técnico se entiende por comunicación el hecho que un determinado mensaje originado en el punto A llegue a otro punto determinado B, distante del anterior en el espacio o en el tiempo. La comunicación implica la transmisión de una determinada información. En Petrocedeño se maneja dos medios de comunicación, uno por vía de enlaces de microondas mediante el sistema usado en la empresa denominado “SkyPilot” en el cual se envía data administrativa, voz, data en tiempo real y el otro medio usado es por medio de fibra óptica por la cual viaja data scada y voz. Microondas Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado, generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz En casi la misma forma en que una linterna proyecta un rayo de luz desde un punto hacia otro, las microondas pueden ser transmitidas en línea recta y sin obstáculos desde un transmisor hacia un receptor. En el proceso, las microondas pueden transportar tanto información de audio y video. Las microondas deben tener un camino recto y definido. Cualquier obstrucción, inclusive una lluvia fuerte, granizo o nieve puede degradar o eliminar completamente la señal. Aunque, se ha mencionado que una señal normal de microondas viaja en línea recta, es posible utilizar un transmisor de microondas omnidireccional para enviar una señal sobre una enorme área. La frecuencia en la cual transmite el SkyPilot es de 5.8 GHz.
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Skypilot A partir de 2000, SkyPilot se propuso construir una nueva clase de equipos inalámbricos de banda ancha mediante la aplicación de diseños avanzados para hacer frente a problemas comunes tales como la interferencia de Radio Frecuencia (RF), la eficiencia espectral, escalabilidad, capacidad, redundancia y tolerancia a fallos. Dentro de cada sistema, desarrollado SkyPilot logro sincronizar capacidades de conmutación para seleccionar, dinámicamente, individuales antenas direccionales de un arreglo de antenas. Con esta capacidad, cada sistema de forma dinámica se aproximará a conexiones punto a punto con otros sistemas y coordinar las transmisiones a través de una red completa de sistemas. Esta arquitectura, llamada “SyncMesh”, sincroniza una multitud de dinámicamente interconectados enlaces punto a punto, para crear una malla de estaciones bases inalámbricas de banda ancha. Todos los productos de malla SkyPilot tienen un chip integrado de GPS que proporciona un reloj común para la sincronización. Con la sincronización a través de todos los elementos, SkyPilot utiliza un dúplex por división de tiempo-como WiMAX (TDD) para programar las transmisiones entre dispositivos. El protocolo de SkyPilot TDD es intrínsecamente determinista y por lo tanto proporciona la baja fluctuación y baja latencia necesarias para las aplicaciones sensibles a la latencia como VoIP. El aspecto más significativo del sistema de SkyPilot es su capacidad para optimizar dinámicamente el ancho de banda en toda la red mediante un protocolo sofisticado, la programación distribuida. Este protocolo de malla sincrónica tiene en cuenta la malla interconectada de antenas sectorizado para coordinar las transmisiones de punto a punto entre sistemas que maximicen la frecuencia disponible, la capacidad del enlace, y la arquitectura general de la red. Esto no sólo mitiga las interferencias y ofrece la reutilización del espectro y la segmentación espacial, sino que también proporciona prioridad a la gestión del tráfico para mantener métricas de calidad de servicio y optimizar el rendimiento para el resto del tráfico. 31
El SkyPilot, está conformado por los siguientes componentes: SkyGateway, SkyExtender, SkyConnector, SkyProvision y SkyControl. Skygateway Es el equipo maestro de la red. Conecta los distintos dispositivos y permite realizar la configuración de la red inalámbrica. A través de este dispositivo se pueden modificar e incluir los parámetros que determinan el funcionamiento de la red (frecuencia, dominio, etc.). Este se encuentra en la planta principal.
Dibujo Nº 11 - SkyGateway
Skyextender Es un equipo que cumple con la función de repetidor en la red inalámbrica. Dado que el alcance máximo del SkyGateway y el SkyConnector es limitado la red se puede escalar (ampliar) a través de la colocación de un SkyExtender. Ubicado en la corona de los taladros, así como también en dos torres en zonas estratégicas que funcionan como repetidoras llamadas Site B y Moriche Solo dentro del bloque Petrocedeño.
Dibujo Nº 12 - SkyExtender
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Skyconnector Es un equipo que permite la conexión del suscriptor (usuario final) a la red SkyPilot a través de un cable UTP el cual se conecta al puerto ETHERNET. Su ubicación es en el trailer donde se encuentra el equipo de monitoreo del taladro.
Dibujo Nº 13 – SkyConnector
Skyprovision and Skycontrol El Element Management System (EMS) proporciona una herramienta sencilla pero poderosa para la aplicación de la FCAPS (Fault Configuration Accounting Performance and Security) (Falla, Configuración, Contabilidad, Desempeño y Seguridad). El SkyPilot EMS se compone de dos aplicaciones diferentes: SkyProvision, que proporciona la configuración y aprovisionamiento de dispositivos SkyPilot y SkyControl, que proporciona gestión de fallas, monitoreo de desempeño y gestión de redes gráfico. Además, proporciona a los administradores de red SkyControl con un método para crear su propia tolerancia y los niveles que ayudan a realizar monitoreo de red y el rendimiento sintonización.
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EMS SkyPilot proporciona en tiempo real una alarma y presentación de informes ante cualquier falla del sistema, de esta manera facilita la rápida resolución del problema. Partiendo de esto podemos definir cada uno como: Skyprovision Es un componente del EMS de SkyPilot que automatiza el aprovisionamiento de los dispositivos habilitándolos para obtener su configuración a partir de un servidor EMS. Usando el SkyProvision se crean perfiles de configuración que pueden ser distribuidos a los dispositivos a través de la red.
Skycontrol Es un sistema de administración basado en SNMP para el monitoreo y administración
en
tiempo
real
de
los
dispositivos
aprovisionados
automáticamente. Provee una vista gráfica de la topología de red y permite chequear las actualizaciones de topología, routing y performance. Soporta MIB´s estándar y propios. Es un componente del EMS SkyPilot.
Topologías de Red y una Visión General de los Sistemas Skypilot Punto a punto: Un enlace de comunicación punto a punto es una interconexión directa entre dos dispositivos a través de una línea de transmisión de datos donde se describe un tipo de conexión en la que la comunicación se establece entre dos estaciones sin intermediarios. Es la forma más básica de interconexión de un sistema SkyPilot en la que un SkyConnector se conecta directamente a un SkyGateway.
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Dibujo Nº 14 – Enlace Punto a Punto
Punto a Multipunto: En un enlace punto a multipunto, existe un punto central que se comunica con varios otros puntos remotos. Generalmente esto implica que la comunicación es solamente entre el punto central y los remotos, y de éstos hacia el central; no existe comunicación entre los remotos. El SkyGateway funciona como dispositivo de transmisión a distintos SkyConnectors. Esta red se puede escalar fácilmente añadiendo SkyConnectors a la red.
Dibujo Nº 15 – Enlace Punto a Multipunto
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Existen diferentes topologías de redes como lo son: anillo, estrella, bus, árbol y malla. El SkyPilot en Petrocedeño utiliza la topología malla, la cual utiliza los SkyExtender como repetidores para extender el rango y añadir flexibilidad a la red. En una configuración de este tipo, los SkyConnectors pueden conectarse directamente a un SkyGateway o a un SkyExtender.
Dibujo Nº 16 – Topología de red Malla
Fibra Óptica Como se menciono anteriormente el otro sistema de comunicación utilizado en Petrocedeño es por medio de fibra óptica. Antes de explicar directamente que es la fibra óptica, es conveniente resaltar ciertos aspectos básicos de óptica. La luz se mueve a la velocidad de la luz en el vacío, sin embargo, cuando se propaga por cualquier otro medio, la velocidad es menor. Así, cuando la luz pasa de propagarse por un cierto medio a propagarse por otro determinado medio, su velocidad cambia, sufriendo además efectos de reflexión (la luz rebota en el cambio de medio, como la luz reflejada en los cristales) y de refracción (la luz, además de cambiar el modulo de su velocidad, cambia de dirección de propagación, por eso vemos una cuchara como doblada 36
cuando está en un vaso de agua, la dirección de donde nos viene la luz en la parte que está al aire no es la misma que la que está metida en el agua). Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales naturales) o plástico (cristales artificiales), del espesor de un pelo (entre 10 y 300 micrones). Llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a través de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupción. Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos (tales como sistemas de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geográficas (como los sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por compañías telefónicas). El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento. Existen tres tipos de fibras, diferenciándose por el índice de refracción de los materiales que la constituyen y el diámetro de su núcleo •
Fibra multimodo de índice escalonado.
•
Fibra multimodo de índice de gradiente gradual.
•
Fibra monomodo.
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Multimodo de Índice de Escalonado En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variación brutal del índice, de ahí su nombre de índice escalonado. Su utilización a menudo se limita a la transmisión de información a cortas distancias, algunas decenas de metros y flujos poco elevados. Su principal ventaja reside en el precio más económico.
Dibujo Nº 17 – Fibra Óptica Multimodo Índice Escalonado
Multimodo de Índice de Gradiente Gradual Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta. Estas fibras permiten
reducir
la
dispersión
entre
los
diferentes
modos
de
propagación a través del núcleo de la fibra.
Dibujo Nº 18 – Fibra Óptica Multimodo de Índice de Gradiente Gradual
Monomodo Este tipo de fibra ofrece la mayor capacidad de transporte de información. El dibujo muestra que sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Los
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elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo.
Dibujo Nº 19 – Fibra Óptica Monomodo
Inmunidad a las Interferencias •
La fibra óptica no necesita voltajes ni de corrientes, esto la convierte en un medio de comunicación 100% inmune a todo tipo de interferencias electromagnéticas a su alrededor y, por lo tanto, es un medio de comunicación altamente confiable y seguro.
•
El hecho de no necesitar corrientes ni voltaje hace que la fibra óptica sea idónea para aplicaciones en donde se requiere de una probabilidad nula de provocar chispas, como el caso de pozos petroleros y las industrias químicas, en donde existe la necesidad de transportar la información a través de medios explosivos.
•
Las radiaciones electromagnéticas, como descargas eléctricas, rayos y efectos de diafonía que actúan como fuentes de interferencias, son prácticamente eliminados en un sistema de transmisión por fibra óptica.
Ventajas •
Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una muy buena calidad de transmisión.
•
Banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz). En los sistemas de fibra óptica pueden enviarse datos digitales y analógicos de manera conjunta sin ningún tipo de problemas.
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•
Con un cable de seis fibras se puede transportar la señal de más de cinco mil canales o líneas principales, mientras que se requiere de 10.000 pares de cable de cobre convencional para brindar servicio a ese mismo número de usuarios.
•
Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente.
•
Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional.
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Metodología A través de la Investigación Descriptiva del proyecto, se evidencia que la Plataforma Tecnológica de Telecomunicaciones presente en Petrocedeño está compuesta por un sistema propietario denominado “SkyPilot”, el cual fue instalado por “Satelca”, empresa especializada en seguridad y tecnología desarrollada con capital venezolano, radicada en la región oriental del país y dedicada a la ingeniería y operación de sistemas de seguridad integral, sistemas de radiocomunicaciones móviles troncalizadas, redes privadas y tecnologías de información. (Satelca, 2010). “Satelca”, instaló el mismo en Petrocedeño en el año 2006, ya que esta, es el distribuidor oficial para Venezuela y el Caribe de los equipos y sistemas de Redes Inalámbricas para transmisión de Voz, Data y Video Skypilot. Este sistema es proveedor de banda ancha inalámbrica “Carrier-Class”. Sus diferentes productos permiten desplegar de manera rápida y eficiente una red por la que el usuario podrá utilizar servicios de VoIP, videovigilancia y servicio WiFi. Sus soluciones permiten hacer enlaces de larga distancia. Su estrategia está enfocada a dotar de cobertura WiFi a grandes áreas como pueden ser un municipio. Skypilot se caracteriza por la utilización en sus diferentes nodos de un array de 8 antenas para conseguir mejores zonas de cobertura y capacidades superiores a sus competidores. Su tecnología está patentada y es miembro del foro WiMAX. “Wimax” son las siglas de “Worldwide Interoperability for Microwave Access” (Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas). Es una norma de transmisión de datos usando ondas de radio. El diseño del sistema, está basado en una plataforma de telecomunicaciones inalámbricas mediante la utilización de tecnología de multiplexación por división ortogonal de frecuencia (OFDM) capaz de manejar 20 MHz por canal como ancho de banda en RF y con una capacidad de transmisión de 6 a 54 Mbps. 41
Con el sistema de SkyPilot, se puede establecer rápida y fácilmente una plataforma de telecomunicaciones inalámbrica que permite un despliegue rápido y escalable de las operaciones mediante la integración de protocolos sofisticados de encaminamiento y configuración simple del software con hardware compacto de alto rendimiento, basándose en la banda del espectro de uso libre de 5,8 Ghz. Adicional al encriptamiento AES utilizado en el enlace, el sistema permite manejar arquitectura inteligente de seguridad, facilitando mecanismo de personalización, tales como filtración de las etiquetas y del paquete de 802.1q VLAN. Para ampliar el área de cobertura al resto de la zona, se utilizan 2 celdas auxiliares de servicio; las cuales, se encuentran en los lugares conocidos como Site B y Moriche. Para el caso de los taladros, se utiliza celdas auxiliares de servicio que permiten la total movilidad del mismo dentro del área de cobertura, sin la necesidad de utilizar alineaciones de RF.
SkyGateway •
• •
•
Conecta la infraestructura wireless Mesh con su red de cable. Banda de 5 GHz. Incluye arreglo de 8 antenas en sectores de 45º horizontal, 6° vertical y 18dBi que dan cobertura omnidireccional (360º). Capacidad de transmisión de 6 – 54 Mbps Distancia máxima de 20 km. Conexiones RJ-45 (Poe), RS-232 • •
Puerto Serial. •
Potencia del radio 450 mW / 26.5 dBm Modulación OFDM (Multiplexación Ortogonal por División de Frecuencia). Leds Indicadores wireless activity, wireless link. Sensibilidad del Receptor -90 dBm. •
•
•
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Seguridad / Encriptación de 128 Bit AES Peso de 6,75 Kg. Rango de temperatura -40 °C a 55°C Direccionamiento IP DHCP o Estática. Firmware, varia versiones pueden ser almacenadas en memoria no volátil. Soporta VLAN, priorización IP, filtrado IP. Se alimenta con 110 V AC. • • • • •
• •
SkyExtender • • •
• • • • • • • • • • • •
Permite extender la red Mesh. Es un repetidor. Banda de 5 GHz. Incluye arreglo de 8 antenas en sectores de 45º horizontal, 6° vertical y 18dBi que dan cobertura omnidireccional (360º). Ancho de Banda RF de 20 MHz. Distancia máxima 20 km. Conexiones RJ-45, RS-232 Puerto Serial. Capacidad de transmisión de 6 – 54 Mbps. Potencia del radio de 450mW / 26.5 dBm. Modulación OFDM. Leds indicadores Wireless activity, wireless link. Sensibilidad de -90 dBm. Encriptamiento de 128 Bit AES Peso de 6, 75 Kg. Rango de temperatura de -40 °C a 55 °C. Se alimenta con 110 V AC.
SkyAccess Son los puntos finales de la Mesh a donde podemos acceder a través de un puerto Ethernet o a través de una conexión WiFi 802.11 b/g pueden comunicarse directamente con equipos de la familia SkyExtender o SkyGateway. Backhaul: banda de 5 GHz. Wi-Fi: banda de 2.4 GHz. Backhaul: Incluye 1 antena sector de 16.5 dBi que dan cobertura 28° horizontal x 9° vertical. Wi-Fi: antena omnidireccional de 7.4 dBi. Instalación en exterior. Throughput hasta 20 Mbps UDP / 12 Mbps TCP. Distancia máxima backhaul: 12 km. • • •
• • •
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SkyConnector Son los puntos finales de la Mesh a donde podemos acceder a través de un puerto Ethernet. Puede comunicarse directamente con equipos de la familia SkyExtender o SkyGateway. Banda de 5 GHz. Instalación en exterior. Incluye 1 antena sector de 17 dBi que dan cobertura 28° horizontal x 9° vertical. Throughput hasta 20 Mbps UDP / 12 Mbps TCP. Distancia máxima 12 km. Ancho de Banda de 20 MHz. Capacidad de transmisión de 6 – 54 Mbps. Leds indicadores Ethernet activity, Ethernet link. Modulación OFDM. Encriptamiento de 128 Bit AES. Peso de 1, 75 Kg. Rango de temperatura de -40 °C a 55 °C. Se alimenta con 110 V AC. •
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El mismo posee una conexión de puesta a tierra equipo al supresor y conexión puesta a tierra supresora a la cabria del taladro, utilizando un cable AWG 8. Ya que los componentes del Sistema de Skypilot trabajan con una infraestructura de red Mesh, se explicará en qué consiste y de esta manera evidenciar las ventajas ofrecidas por esta plataforma, la red inalámbrica “ Mesh” es una red en malla (red Mesh) implementada sobre una red inalámbrica LAN. Las redes inalámbricas Mesh, redes acopladas, o redes de malla inalámbricas de infraestructura, para definirlas de una forma sencilla, son aquellas redes en las que se mezclan las dos topologías de las redes inalámbricas, la topología Ad-hoc y la topología infraestructura. Básicamente son redes con topología de infraestructura pero que permiten unirse a la red a dispositivos que a pesar de estar fuera del rango de cobertura de los puntos de acceso están dentro del rango de cobertura de
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alguna tarjeta de red (TR) que directamente o indirectamente está dentro del rango de cobertura de un punto de acceso (PA). Permiten que las tarjetas de red se comuniquen entre sí, independientemente del punto de acceso. Esto quiere decir que los dispositivos que actúan como tarjeta de red pueden no mandar directamente sus paquetes al punto de acceso sino que pueden pasárselos a otras tarjetas de red para que lleguen a su destino. Para que esto sea posible es necesario el contar con un protocolo de enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el mínimo número de saltos (Hops en inglés) o con un número que aún no siendo el mínimo sea suficientemente bueno. Es resistente a fallos, pues la caída de un solo nodo no implica la caída de toda la red. La tecnología mesh, siempre depende de otras tecnologías complementarias, para el establecimiento de “backhaul” debido a que los saltos entre nodos mesh, provoca retardos que se van añadiendo uno tras otro, de forma que a partir de 5 saltos los retardos pueden superar los 150 milisegundos y hacer que los servicios sensibles al retardo, como la telefonía IP, no sean viables. La utilización de Wimax 5,4 GHz puede ser una solución de backhaul, aceptable para fortalecer el alcance de mesh, pero en muchos casos supone la renuncia a la banda 5,4 GHz, para dar accesos a usuarios. Utilizando tecnologías licenciadas (por ejemplo 802.16, en la banda de 3,5Ghz), para la creación del backhaul, es posible ofrecer accesos a los usuarios en 2,4 Ghz y en 5,4Ghz. A modo de ejemplo podemos ver la estructura de una red inalámbrica Mesh formada por siete nodos. Se puede ver que cada nodo establece una comunicación con todos los demás nodos. Es importante tomar en cuenta la “Red Ad Hoc”, ya que la misma nos permitirá analizar las capacidades otorgadas por el Sistema Skypilot, por lo tanto una Red Ad Hoc es una red inalámbrica descentralizada, donde cada nodo está preparado 45
para reenviar datos a los demás y la decisión sobre qué nodos reenvían los datos se toma de forma dinámica en función de la conectividad de la red. Esto contrasta con las redes tradicionales en las que los router llevan a cabo esa función. También difiere de las redes inalámbricas convencionales en las que un nodo especial, llamado punto de acceso, gestiona las comunicaciones con el resto de nodos. Las redes ah hoc son también útiles en situaciones de emergencia, como desastres naturales o conflictos bélicos, al requerir muy poca configuración y permitir un despliegue rápido. El protocolo de encaminamiento dinámico permite que entren en funcionamiento en un tiempo muy reducido. Por su aplicación pueden clasificarse como: •
Redes móviles ad hoc (MANETs)
•
Redes inalámbricas mesh
•
Redes de sensores.
En la sección de Resultado, dibujo contiguo, es posible observar la gran cobertura del SkyPilot en la zona de San Diego de Cabrutica y el bloque de Petrocedeño (dentro del recuadro azul). Cabe recordar que el Gateway se encuentra en la planta principal de ahí su ubicación en el medio de ambas repetidoras (Site B y Moriche Solo)
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Resultados
Dibujo N° 20. Imagen obtenida de Radio Mobile de la cobertura del sistema SkyPilot
Ahora bien, es propio demostrar el “Sistema de Monitoreo SkyControl”, ya que en él se evidencia la interacción “usuario – campo – sistema”, además los indicadores generados de ella, inicialmente se muestra la iconografía utilizada:
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Diagrama N° 1. Símbolos del Sistema SkyControl.
La pantalla principal del software SkyControl, demuestra el enlace del SkyGateway y un SkyExtender .
Dibujo N° 21.SkyControl Pantalla Principal
Pantalla que ejemplifica la red monitoreada a través del sistema Sky Control en distintos taladros de perforación ubicados en la extensión territorial perteneciente a Petrocedeño.
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Dibujo N° 22. SkyControl – Taladros de Perforación PETROCEDEÑO
En la Pantalla anterior se visualiza la conexión existente entre el SkyGateway, y los SkyExtender así como a su vez los SkyExtender con los SkyConectors ubicados en los taladros de perforación situados en distintos puntos de la extensión territorial de Petrocedeño, monitoreando la red de microondas (Extender y Gateway color verde) establecida por el sistema SkyPilot, en la cual se evidencia la red “Mesh”, explicada anteriormente; también ubicamos los extender en color rojo, que se encuentran fuera de conexión por alguna variable externa y en tiempo real no está mostrando indicadores y la data que en ellos se administran. Toda la red monitoreada por el SkyPilot, se controla “all time” o también llamado 24x7, si existiese algún tipo de evento externo a la red, como lluvias torrenciales ó cualquier factor climático que produzca perdidas en el espacio libre, actualmente no poseen un sistema alterno de comunicación, lo cual implica pérdida de monitoreo del sistema de forma remota y perdida de la data administrativa, mientras dure el hecho que interrumpió la señal o línea de vista entre los componentes en comunicación.
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La investigación descriptiva que se lleva a cabo en este trabajo de pasantía, arroja como conclusión viable que satisface con los requerimientos iniciales del proyecto, que la mejor solución para casos de emergencia en donde el enlace microondas falla por cualquier causa, es el uso de antenas punto a punto, a continuación se explica su funcionamiento: Como se menciono anteriormente la otra plataforma de comunicación utilizada en Petrocedeño es por vía de fibra óptica, la cual mediante anillos, comunica a las 36 macollas existentes (proceso que se explicara en paginas posteriores), en dichas macollas se encuentra una caseta eléctrica donde esta ubicado un multiplexor en el cual se conectan la fibra óptica, vía por la cual se transmite data Scada (Supervisory Control And Data Adquisition) (Supervisión, Control y Adquisición de Datos), esta data es una aplicación de software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores (computadores) en el control de producción, proporcionando comunicación 24 horas del día 365 días del año con los dispositivos de campo y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador. También provee de toda la información que se genera en el proceso de producción de hidrocarburos en tiempo real al personal encargado de esta área en Petrocedeño. Dicho Multiplexor actúa como un concentrador de las señales DS-1 (1,544 Mbs) tributarias así como de otras señales derivadas de ésta y realiza la transformación de la señal eléctrica en óptica y viceversa. Luego dos multiplexores terminales unidos por una fibra con o sin un regenerador intermedio conforman el enlace. Los Multiplexores existentes en las casetas eléctricas poseen 6 slots libres de los cuales pueden ser usados para data administrativa, donde se instalaran 2 tarjetas jif-ether, por lo que únicamente serán usados 2 slots, como se puede observar en el dibujo.
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Dibujo N° 23. Tarjetas Administrativas Multiplexor
Para realizar la colocación y configuración de las tarjetas de data administrativa es necesario realizar el siguiente procedimiento: Se coloca en la parte trasera del multiplexor 2 patch cords RJ45 en el paddleboard Ethernet como en la siguiente figura.
Dibujo N° 24. Cable ETHERNET conectado al Multiplexor
Se procede a Instalar el Switche existente en la caseta eléctrica al Rack de comunicaciones, y conectar los 2 patch cords RJ45 desde el paddleboard Ethernet. Ver figura
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Dibujo N° 25. Pacht Cord
Ahora bien, en el primer paso de esta investigación, como se acaba de demostrar, es factible técnicamente colocar las tarjetas para data administrativa en el multiplexor, pero es aquí donde se efectúa la siguiente pregunta, ¿cómo haremos llegar esta data administrativa al trailer donde se encuentran los ordenadores? .El multiplexor está ubicado en la caseta eléctrica, la cual su distancia aproximada es de 150m del trailer (esta distancia puede variar dependiendo el terreno de la macolla en la cual se encuentre el taladro), el primer planteamiento fue realizar una conexión por medio de cable UTP, lo cual no fue factible, ya que un cable UTP posee una distancia limitada para transmisión de 100m por segmento y como segundo factor, entre el trailer y la caseta eléctrica se encuentran ubicados diferentes equipos pertenecientes al taladro lo que hace una zona muy transitada, lo que conlleva una segunda idea, la cual fue el uso de antenas punto a punto y por medio de la investigación histórica, descriptiva y experimental, se encontró un tipo de antena la cual posee los siguientes componentes: Cada lado del enlace posee una unidad interior (IDU), y una unidad al aire libre (ODU) que será la antena y un cable Cat5e de la UDI a la ODU que proporcionara Ethernet y alimentación.
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Dibujo N° 26. Radio Link
El IDU proporciona TDM y Ethernet para conectarse al enlace. También proporciona alimentación a la ODU. La ODU es el transmisor-receptor de radio y es la principal componente del sistema. La misma se conecta a una antena que permite de radio comunicación y se puede montar en un poste, pared o en nuestro caso en el techo del trailer y caseta respectivamente. Esta antena trabaja en diferentes frecuencias y los reglamentos en los rangos: 2.3-2.7GHz, 4.9-6GHz. Esta antena punto a punto consta de las siguientes características: - Frecuencia mínima: 2.400 GHz - Frecuencia máxima: 2.500 GHz Este rango de frecuencia fue el seleccionado anteriormente por Petrocedeño. - Potencia de transmisión: 18 dBm - Umbral del receptor (sensibilidad): -87 - Ganancia: 16 dBi - Distancia máxima: 20 Km. - Modulación: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) (Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal) Con todas estas características se llego a la conclusión que era la opción ideal para tener un soporte de comunicación en caso que de fallos del sistema SkyPilot.
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En tal sentido, para garantizar la factibilidad técnica del sistema propuesto por la investigación realizada, se llevo a cabo, un caso de estudio, como se explica a continuación: Siempre con visión a futuro, en el caso de extender su radio de acción, se llevó a cabo el estudio para “Pozos Exploratorios”, fuera del área de cobertura del sistema SkyPilot, del bloque de Petrocedeño, tomando como ejemplo las coordenadas de un punto fuera de la superficie de cobertura uniéndolo con la macolla más cercana y realizando un estudio mediante el software Radio Mobile se pudo demostrar que las antenas punto a punto se convierten en la solución ideal para esta situación. Factibilidad Técnica - Operativa Análisis reflejado a continuación: -
En primer lugar, se colocan los parámetros de las antenas, describiendo su frecuencia mínima y máxima.
Dibujo N° 27. Parámetros
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-
Mediante el data sheet de la antena se obtienen las propiedades
Dibujo N° 28. Propiedades del DataSheet
-
Demostrando de esta manera que existe línea de vista entre los dos puntos tomados.
Dibujo N° 29. Línea de Vista
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-
En el siguiente dibujo se puede visualizar el pozo exploratorio (fuera del área de cobertura del SkyPilot) como se comunica a través de las antenas punto a punto con la macolla más cercana en este caso la macolla YB.
Dibujo N° 30. Pozo Exploratorio
Y en el mismo caso donde se explico el proceso de configuración de este tipo de antena con el multiplexor en caso de falla del SkyPilot, la antena colocada en la macolla YB se configurara con el multiplexor ahí existente para de esta manera la comunicación viaje a través de los anillos de fibra óptica existentes en Petrocedeño.
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Configuración de los Anillos de Fibra Óptica en PETROCEDEÑO Actualmente existen 6 anillos que conforman todo el bloque de Petrocedeño, los cuales se encuentran configurados de la siguiente manera:
Dibujo N° 31. Anillos de Fibra Óptica en Petrocedeño
Como se puede observar en la figura los anillos 3, 5 y 6 comunican a los pozos existentes, el anillo 1 es el encargado de transmitir información de los productos extraídos, el anillo 2 comunica a Petrozuata el cual se encuentra dentro del bloque de Petrocedeño, estos 5 anillos poseen una banda ancha de 51.84 Mb/s y el anillo 4 es el cuarto de control el cual posee el mayor ancho de banda con 155.22 Mb/s. Su estructura básica de la red de datos está integrada por Hubs, Pach Panel, Pach Cords y Multiplexor, los cuales son ubicados en gabinetes de Telecomunicación, dichos gabinetes se encuentran en la caseta eléctrica de cada macolla. En el siguiente dibujo podemos observar el diagrama de la estructura básica de la red de datos de Fibra Óptica en la integración de las Macollas.
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Dibujo N° 32. Red de Datos de Fibra Óptica
El uso de sistema de transmisión de fibra óptica utilizado en Petrocedeño es mediante la tecnología SONET (Synchronous Optical Network), la cual define un estándar para señales ópticas, una estructura de trama para el multiplexado de tráfico digital y un tráfico de operaciones. Sus características son: Es un sistema síncrono con multiplexación por división en el tiempo (TDM), el cual transmite una trama cada 125 ms, haya o no datos útiles que transmite (8000 tramas por segundo). Hay distintos tipos de canales estandarizados para distintas velocidades cada una con un tamaño de trama diferente. Así, en STS-1 (51.84 Mbps) las tramas son de 810 bits. SONET se despliega típicamente encima de la fibra óptica en una moda del dualanillo, como mostrado en el cuadro siguiente:
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Dibujo N° 33. Trama de Red SONET
Los Multiplexores de Add/Drop (ADM) la inserción y quita payload del usuario originado de las fuentes de información, como un interruptor de ATM, en los marcos de SONET que circulan en el anillo. Los anillos duales habilitan tolerancia de la falta ejecutando el cambiando del anillo del funcionamiento al anillo alternado de protección cuando un fracaso ocurre. El sistema de SONET despliega los tipos siguientes de elementos de la red:
Diagrama N° 2. Elementos de Red de SONET
Camino Terminando Equipo (PTE): Es el STS camino terminando equipo es un elemento de red que multiplex/demultiplex la STS carga útil. El puede producir, acceso, modificar o terminar el camino por encimas de la cabeza, o poder realizar algunas
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combinaciones de estas combinaciones, por Ej. Un STS camino terminando equipo reúne 281,554 MBPS DS1 señales y insertan camino por encima de la cabeza a desde un 51,84 MBPS STS-1 señal. Línea terminando Equipo (LTE): Línea terminando equipo es el elemento de red que produce o termina señal de línea, el puede producir acceso, modificar o terminar la línea por encima de la cabeza, o poder combinar algunas combinaciones de estas acciones. Sección Terminando Equipo (STE): Sección terminando equipo son dos elementos próximos de la red de SONET. Puede ser un elemento terminado de red o un regenerador. El puede producir, acceso, modificar o terminar la sección por encima de la cabeza o poder realizar una combinación de las acciones. SONET, usa un esquema de la transmisión síncrono, con un marco de cada 125 ms de transmisión. Cada marco es lógicamente organizado con dos series dimensionales de bytes. El tamaño del marco depende de la proporción del cauce. El cauce de SONET básico es un Transporte Signal-1 Síncrono (STS-1) qué consiste en marcos que tienen 810 bytes organizados en 9 filas a través de 90 columnas. A 8,000 marcos por segundo, esto da una proporción del cauce de 51.840 Mbps. El STS-1 marco se muestra en la página siguiente:
Diagrama N° 3. STS-1
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El equipo de la sección consume 3 de las 90 columnas, dejando 87 columnas para el payload. El payload, llamado el Sobre de Payload Síncrono (SPE), incluye el camino sobre la cabeza de 1 columna. Esto deja 86 columnas para el payload del usuario que proporciona un datos del usuario tase de 86 x 9 x 8 x 8000 = 49.536 Mbps. Las señales de niveles más altos están formadas por la multiplexación de diversas señales de nivel 1 (STS-1), creando una familia de señales STS-N, donde la N indica el número de señales de nivel 1 que la componen. En la Tabla siguiente se indican las denominaciones de las señales eléctricas y portadoras ópticas, así como sus velocidades y los puntos de coincidencia con los de la Jerarquía Digital Síncrona.
Tabla N° 3. Jerarquía Eléctrica Digital
Donde en Petrocedeño es usado la señal STS-1 y una configuración de arquitectura de anillo la cual su elemento principal es el ADM. Se pueden colocar varios ADM en una configuración en anillo para tráfico bidireccional o 61
unidireccional. La principal ventaja de la topología de anillo es su seguridad; si un cable de fibra se rompe o se corta, los multiplexores tienen la inteligencia necesaria para desviar el tráfico a través de otros nodos del anillo sin ninguna interrupción.
Diagrama N° 4. Arquitectura en Anillo
Adicionalmente se realizó un estudio presupuestario para evaluar la factibilidad financiera, para sustituir este sistema por el ya existente en Petrocedeño SkyPilot, dicho presupuesto se presenta a continuación: Factibilidad Económica SkyPilot
Descripción
Cantidad
Precio Unitario
Precio Total
(BsF.)
(BsF.)
SkyPilot SkyGateway SkyExtender
2 10
53.000 18.300
62
106.000 182.6640
SkyConnector
10
6.200
62.000
Sub Total
350.640
700 1.100 2.600 x Bobina de
7.000 11.000
Accesorios UPS Cajas Nema 4X Cable UTP Intemperie Cat.6 Cable Puesta a tierra AWG 8 Supresores Po E 10/100
10 10 10
300 mts 850 BsF. Carreto de 100
5
mts.
10
26.000 4.250
900
9.000
Sub Total
57.250
90.000
90.000
Sub Total
90.000
8
1.508,34
12.066,72
8
1.468,66
11.749,28
8
1.757,93
14.063,44
Sub Total TOTAL PRESUPUESTO
37.879,44 535.759,44
Instalación Torre Auxiliar de Servicio Site B Torre 64 mts.
1
Instalación de Equipos para 8 Taladros SkyGateway Extender SkyConnector Sistema de Protección AC
Antena Punto a Punto Descripción
Cantidad
Precio Unitario
Precio Total
(BsF.)
(BsF.)
Par de Antenas Pto.Ethernet Unidad Outdoor con antena
1
integrada, Frecuencia de 2,4
2
GHz. Kit de Montaje Inyectores de Corriente Cable de Conexión – Marca RADWIN
19.942
2 2
Par de Antenas 38.948
Ilimitado
Numero de Taladros Par Extra de Antenas Punto a Punto
TOTAL PRESUPUESTO
8 2
389.480
Como se puede apreciar el estudio presupuestario presupuestario analizado arroja como resultado la factibilidad de sustituir a corto o mediano plazo el sistema de comunicación existente por el estudiado.
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Factibilidad Operativa - Teórica Monitoreo de Pozos. El monitoreo de los pozos o también llamado, “Registro de Pozos”, es un proceso de localización y evaluación de los yacimientos de hidrocarburos, a través de ellos, se puede obtener amplia información para realizar estudios estructurales estructurales del subsue subsuelo lo,, li litol tológi ógico coss e ident identifi ifica cació ción, n, profun profundid didad, ad,
espeso espesorr de las zonas
productoras. Es fundamental entender entender primero el procedimiento de registro que se toma inicialmente inicialmente para la perforación ya que a través de ello se evidencia el aporte que posee el sistema de sensores ubicados en el taladro con tecnología de punta. Así se proyecta indicadores importantes en el proceso de perforación que se lleva a cabo en Petrocedeño, estos indicadores, son enviados a través del sistema remoto SkyExtender a su base SkyGateway (Planta - MainStation) de forma directa, en el caso de tener línea de vista, (sistema visualizado en la pantalla del software SkyControl), sino es enviado a las repetidoras, denominadas “Site B” o “Moriche Solo” como se muestra en el siguiente dibujo:
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Diagrama N° 5. Diagrama SkyPilot
Esto Estoss indi indica cado dore ress envi enviad ados os haci haciaa la esta estaci ción ón prin princi cipa pall sumi sumini nist stra rann data data admi admini nist stra rati tiva va (acc (acces esoo a la red, red, Inte Intern rnet et,, tele telefo foní níaa IP) IP) así así como como tamb tambié iénn demuestran data en tiempo real por medio de un sistema llamado “ Sistema Logging While Drilling (LWD) (Registro Durante la Perforación)”, el cual transmite información información en tiempo real durante la perforación indicando la dirección topog topográf ráfic icaa y medic medicio iones nes petrof petrofisi isica cas. s. Este Este siste sistema ma se basa basa en la telem telemet etría ría electromagnética electromagnética y pulsos a través de la columna columna de lodo también conocida conocida como pulso de lodo de barro telemetría, donde las variaciones de la presión ejercida por la herramienta se pueden detectar en la superficie a través de un ordenador, y por lo tanto se establece la comunicación. Los datos pueden ser transmitidos en tiempo real o grabadas en la memoria de fondo de pozo y se recuperan después de cada bits que se ejecuta después del regreso regreso de herramien herramientas tas a la superficie superficie.. Los parámetro parámetross fundamen fundamentale taless para 65
apli aplica caci cion ones es en ti tiem empo po real real y las las deci decisi sion ones es son son sele selecc ccio iona nado doss para para su transm transmisi isión. ón. Mientr Mientras as tant tanto, o, los restant restantes es datos datos en bruto, bruto, los parám parámetr etros os de diagnóstico, y otra información se graba en la memoria de fondo de pozo y se puede acceder al final de cada ráfaga de bits. Todo este sistema se logra mediante dispositivos ubicados en el extremo final del taladro de perforación como se puede observar en el siguiente dibujo. dibujo.
Dibujo N° 34. 34. Dispositivo para obtener ráfaga de bits
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A continuación un ejemplo de monitoreo en tiempo real, por el sistema LWD:
Ventajas
Desventaja
Reducción del Tiempo de Perforación Ahorro en Costo de Operación
Costo del Equipo
Toma de Decisiones en Tiempo Real Datos de Alta Calidad Operaciones más seguras Tabla N° 5. Ventajas y Desventajas de los Equipos Propuestos
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Registros que se toman en cuanta después de la perforación Eléctricos Potencial Espontáneo (SP) Resistividad Lateroperfil Doble Lateroperfil Microperfil Microlateroperfil Inducción Los registros SP permiten determinar: • • • • • • •
•
Capas permeables
•
Límites entre capas
•
Valores de la resistividad del agua de formación (Rw)
•
Valores cualitativos del contenido arcilloso de una capa
Lateroperfiles, la corriente es enviada al pozo en forma ordenada, es decir, enfocada hacia una zona deseada para obtener mejores niveles de investigación. Doble – Lateroperfil, registra información simultanea de la zona invadida y de la zona no contaminada. Microperfil y
Microlateroperfil, son utilizados
específicamente
para
determinar la resistividad de la zona invadida (Rxo), logrando así mejores resultados al momento de definir las diferentes capas permeables. Inducción
Permiten determinar las resistividades de los fluidos que se encuentran en la formación cuando el lodo de perforación usado sea base aceite. ILD = Grado de investigación somera o muy cercana al pozo ILM = Grado de investigación profunda (zona virgen)
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Gamma Ray Los registros GR permiten determinar: •
Capas permeables.
•
Límites entre capas.
•
Contenido de arcillas en las arenas.
Perfiles de Densidad Se utilizan principalmente para determinar la porosidad de la formación. Perfiles Neutrónicos Se utilizan al igual que los perfiles de densidad para determinar la porosidad de las formaciones.
Vinculación de los Resultados con el Perfil de Egreso
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Los resultados del proyecto, es decir la optimización de los enlaces, vinculan a la carrera con varias áreas pertinentes como lo son, Microondas, Fibra Óptica, Electromagnética, y por supuesto las áreas básicas de ingeniería ya que son las que permiten a los aspirantes a ingenieros abrir la mente y el raciocinio, otorgándole a los aspirantes cierta autonomía de ingenio y fácil capacidad para resolver problemas.
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Conclusiones y Recomendaciones. El trabajo Experimental que realicé en la empresa PETROCEDEÑO, San Diego de Cabrutica, faja petrolífera del Orinoco, fue enriquecedor como experiencia personal y profesional, ya que actualmente en el mundo, las sociedades culturales se encuentran en la era de la globalización y por ende, la integración, por lo tanto es fundamental los conocimientos ajenos a mi carrera que he adquirido durante el desarrollo de la misma, por lo tanto es invaluable el aporte que como profesional he recibido con esta oportunidad. Ahora bien, al realizar el levantamiento de la información referente a las líneas actuales de comunicación por microondas, detecté los problemas actuales, y con el análisis respectivo fue posible plantear la solución al respecto, además de visualizar en campo de trabajo las ventajas y desventajas de los diferentes sistemas de comunicación estudiados teóricamente en clase. Por otro lado, el diseño y desarrollar del prototipo nuevo de enlace de comunicación por microondas, se plantea la factibilidad técnica y económica de la misma, proponiendo así una alternativa útil y de primera mano a la empresa, en caso de abandono de la empresa contratista. El Diseño y desarrollo del prototipo de comunicación alterna a través de fibra óptica de los taladros de perforación a la estación principal, evidenciado a través del pozo exploratorio demuestra que PETROCEDEÑO, con herramientas que ya posee y sin una inversión alta, podría tener la alternativa perfecta para su expansión en puerta. La propuesta de nuevas tecnologías en general para optimizar la perforación y el monitoreo de los pozos petroleros en San Diego de Cabrutica, necesita dedicación por parte de los encargados del área, ya que actualmente Venezuela cuenta con una tecnología satelital importante y destacada, con la cual, muchos proyectos a mediano y largo plazo se simplificarían, pero para ello, también es necesaria la inversión de personal que colabore con tal proyecto si ese fuese el caso.
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