CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro

DEMAND-SIDE MANAGEMENT STRATEGIES BASED ON ENERGY KEY PERFORMANCE INDICATORS IN REAL-TIME: CASE STUDY

ABSTRACT This paper sets out features of traditional Energy Key Performance Indicators (KPIs) employed in energy management programs; then, new indicators are proposed based on Advanced Metering Infrastructure (AMI) usage. These indicators make it possible to directly relate the amount of energy, type of end use and user consumption patterns. Analysis of AMI system information enables planning for differentiated Demand-Side Management (DSM) strategies. A case study developed at Universidad Nacional de Colombia - Bogotá campus is presented, which proposes new Energy Key Performance Indicators in Real Time. These indicators enable information analysis and DSM strategies that are appropriate for new technologies and that are aimed at increasing energy efficiency. Additionally, this paper presents the factors that have to be taken into account when implementing KPIs (Key Performance Indicators) and the decision-making process. This results in variable overall energy savings between 5 and 40%, according to the DSM strategy implemented.

RESUMEN En este artículo se presentan las características de los indicadores energéticos utilizados tradicionalmente en programas de gestión de energía; luego, a partir del uso de infraestructura de medición inteligente (Advanced Metering Infrastructure - AMI) se proponen nuevos indicadores que permiten relacionar directamente la cantidad de energía, el tipo de uso final y los patrones de consumo de los usuarios. El análisis de la información proveniente del sistema AMI permite plantear estrategias diferenciadas de gestión de la demanda. Se presenta un caso de Estudio en el campus universitario de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá, donde se proponen nuevos indicadores de desempeño energético en tiempo real que habilitan el análisis de la información y la implementación de estrategias de gestión de la demanda adecuados a las nuevas tecnologías y orientados al aumento de la eficiencia energética. Este trabajo presenta los factores a tener en cuenta para la implementación de KPIs (Key Performance Indicators) y la toma de decisiones que permiten obtener ahorros globales de energía variables entre el 5 y el 40 %, de acuerdo a la estrategia de gestión de demanda implementada. Esta metodología es aplicable a edificios con diferentes usos finales de energía.

GAS TRANSPORT AT DENSE PHASE CONDITIONS FOR THE DEVELOPMENT OF DEEPWATER FIELDS IN THE COLOMBIAN CARIBBEAN SEA

ABSTRACT The purpose of this article is to set out the benefits of using the dense phase gas transport in future projects in the Caribbean Sea and to verify that when operating pipelines at high pressures, more mass per unit of volume is transported, and liquid formation risks are mitigated in hostile environments and low temperatures. This study contains key data about gas production fields in deep and ultra-deep waters around the world, which serve as a basis for research and provide characteristics for each development to be contrasted with the subsea architecture proposed in this paper. Additionally, analogies are established between the target field (Gorgón-1, Kronos-1 and Purple Angel-1) and other offshore gas fields that have similar reservoir properties. Using geographic information systems, the layout of a gas pipeline and a subsea field architecture that starts in the new gas province is proposed. Finally, using a hydraulic simulation tool, the gas transport performance in dense phase is analyzed and compared with the conventional way of transporting gas by underwater pipelines, achieving up to 20 % in cost savings when dense phase is applied.

RESUMEN El propósito de este artículo es exponer los beneficios de usar el transporte de gas en fase densa como una alternativa para futuros proyectos en el mar Caribe colombiano y comprobar que, al operar las tuberías a elevadas presiones, se transporta más masa por unidad de volumen y se mitigan riesgos de formación de líquido en ambientes hostiles y de bajas temperaturas. En este estudio se compilaron datos de campos productores de gas en aguas profundas y ultra-profundas alrededor del mundo que sirvieron de base para definir la arquitectura submarina propuesta en este artículo. Adicionalmente, se establecen analogías entre los campos exploratorios costa afuera en Colombia (Gorgón-1, Kronos-1 y Purple Angel-1) con otros campos de gas costa afuera que poseen propiedades de yacimiento similares. Mediante el uso de sistemas de información geográfica se propone el trazado de un gasoducto y una arquitectura submarina para esta nueva provincia de gas. Finalmente, con una herramienta de simulación hidráulica se analiza el desempeño del transporte de gas en fase densa y se compara con la forma convencional de transporte de gas por tubería submarina, logrando ahorros de hasta el 20 % cuando se implementa la fase densa.

PETROFACIES AND DIAGENETIC PROCESSES OF LA VICTORIA FORMATION (EARLY MIOCENE), DINA OIL FIELD, UPPER MAGDALENA VALLEY BASIN, COLOMBIA.

ABSTRACT The sandstones at the base of the Honda Group (La Victoria Formation - Early Miocene), in the Dina Field, Upper Magdalena Valley Basin (UMVB) - Colombia, which are present in the analyzed interval of the Dina Norte 27 and Dina Norte 37 wells, are composed of immature clastic rocks classified as Litharenites / Feldspathic Litharenites, due to the presence of volcanic fragments, feldspar / plagioclase and unstable minerals. They are texturally immature due to poor sorting and low roundness of the detritus. The following sequence of diagenetic processes is proposed: minor compaction; grain coating by illite / smectite detritical clay, dissolution of unstable minerals, zeolite (heulandite) precipitation, partial precipitation of non-ferroan calcite cement and finally chloritization of clays prior to hydrocarbon migration.

RESUMEN Las areniscas de la base del Grupo Honda (Formación La Victoria-Mioceno Temprano), en el Campo Dina, Cuenca del Valle Superior del Magdalena (VSM) - Colombia, presentes en el intervalo analizado de los pozos Dina Norte 27 y Dina Norte 37, composicionalmente corresponden a rocas clásticas inmaduras clasificadas como Litoarenitas / Litoarenitas Feldespáticas, debido a la presencia de fragmentos líticos volcánicos, feldespatos / plagioclasas y minerales inestables. Son inmaduras texturalmente por la baja selección y redondez de los detritos. Se propone la siguiente secuencia de procesos diagenéticos: compactación; recubrimiento de granos con arcillas detríticas Illita/Esmectita, disolución de minerales inestables; precipitación de Caolinita, precipitación de Zeolita (var: Heulandita), precipitación a nivel local de Calcita no ferrosa, formación de pirita y finalmente se da una cloritización de arcillas previo a la migración de hidrocarburos.

AN ADDITIONAL LAYER OF PROTECTION THROUGH SUPERALARMS WITH DIAGNOSIS CAPABILITY

ABSTRACT An alarm management methodology can be proposed as a discrete event sequence recognition problem where time patterns are used to identify the process safe condition, especially in the start-up and shutdown stages. Industrial plants, particularly in the petrochemical, energy, and chemical sectors, require a combined approach of all the events that can result in a catastrophic accident. This document introduces a new layer of protection (super-alarm) for industrial processes based on a diagnostic stage. Alarms and actions of the standard operating procedure are considered discrete events involved in sequences, where the diagnostic stage corresponds to the recognition of a special situation when these sequences occur. This is meant to provide operators with pertinent information regarding the normal or abnormal situations induced by the flow of alarms. Chronicles Based Alarm Management (CBAM) is the methodology used to build the chronicles that will permit to generate the super-alarms furthermore, a case study of the petrochemical sector using CBAM is presented to build the chronicles of the normal startup, abnormal start-up, and normal shutdown scenarios. Finally, the scenario validation is performed for an abnormal start-up, showing how a super-alarm is generated.

RESUMEN Se puede formular una metodología de gestión de alarmas como un problema de reconocimiento de secuencia de eventos discretos en el que se utilizan patrones de tiempo para identificar la condición segura del proceso, especialmente en las etapas de arranque y parada de planta. Las plantas industriales, particularmente en las industrias petroquímica, energética y química, requieren una administración combinada de todos los eventos que pueden producir un accidente catastrófico. En este documento, se introduce una nueva capa de protección (súper alarma) a los procesos industriales basados en una etapa de diagnóstico. Las alarmas y las acciones estándar del procedimiento operativo son asumidas como eventos discretos involucrados en las secuencias, luego la etapa de diagnóstico corresponde al reconocimiento de la situación cuando ocurren estas secuencias. Esto proporciona a los operadores información pertinente sobre las situaciones normales o anormales inducidas por el flujo de alarmas. La gestión de alarmas basadas en crónicas (CBAM) es la metodología utilizada en este artículo para construir las crónicas que permitirán generar las super alarmas, además, se presenta un caso de estudio del sector petroquímico que usa CBAM para construir las crónicas de los escenarios de un arranque normal, un arranque anormal y un apagado normal. Finalmente, la validación del escenario se realiza para un arranque anormal, mostrando cómo se genera una súper alarma.

ORIGIN OF A DOUBLE FOREARC BASIN: THE EXAMPLE OF THE TUMACO - MANGLARES BASIN, NORTHWESTERN SOUTHAMERICA

ABSTRACT The subsidence and uplift history of the forearc system of southwestern Colombia and northern Ecuador margin is complex and reveals several stages of deformation. The sequential stratigraphy of the forearc area shows the development of three megasequences (M1 to M3). The basal megasequence corresponds to the basement of the forearc, which was formed at the end of the Mesozoic and at the beginning of the Cenozoic and accreted against the Northwestern part of South America related to the accretion of the Late Cretaceous - Paleocene oceanic plateau. This accretion occurred in a transpressional regime. The second megasequence is composed by deep water sediments, recording the transition between transpressional to compressional stages of the margin from the Late Eocene to the Middle Miocene. The third megasequence is characterized by shallow water sediments strongly constrained by the compressional stage of the margin and the uplift activity of the structural highs since the Late Miocene up to present. The structural geometry of the margin is characterized by basement thrusts that deformed the forearc crust. Westward, the forearc zone -according to the support of the overriding plate -is divided into mantle wedge and lower plate domains. The margin evolution suggests that the subducting plate geodynamical changes affect strongly the interplate coupling and mantle wedge and produce changes in the subsidence or uplift through the double forearc basin systems.

RESUMEN La historia de subsidencia y levantamiento del Sistema de antearco de la margen SW de Colombia y Norte de Ecuador es compleja y revela numerosos estados de deformación. La estratigrafía secuencial de la zona de antearco evidencia el desarrollo de tres megasecuencias (M1 a M3). La megasecuencia basal está relacionada con la acreción de una meseta oceánica formada a finales del Mesozoico a principios del Cenozoico correspondiente al basamento de la zona de antearco. Esta acreción ocurre en un estado de régimen transpresional. La segunda megasecuencia está compuesta por sedimentos de aguas profundas, registrando la transición entre los estados transpresionales a compresionales de la margen desde finales del Eoceno hasta mediados del Mioceno. La tercer megasecuencia se caracteriza por sedimentos acumulados en ámbitos sedimentarios poco profundos con una fuerte incidencia del estado compresional de la margen y la actividad de levantamiento de los altos estructurales desde finales del Mioceno hasta el reciente. La geometría estructural de la margen es caracterizada por cabalgamientos de escamación gruesa que deforman la corteza del antearco. El borde occidental de la zona de antearco, de acuerdo al soporte que tenga la placa superior, se puede dividir en un dominio soportado por la cuña mantelica y un dominio soportado por la placa subyacente. La evolución de la margen sugiere que los cambios geodinámicos de la placa subducente afecta fuertemente el contacto interplaca y la cuña mantelica, y produce cambios en la subsidencia o levantamiento a través del sistema de cuencas de antearco doble.

ANALYSIS OF THE COVARIANCE MATRIX IN FWI THROUGH DENSITY OF COVARIANCE MAPS

ABSTRACT Full waveform inversion (FWI) is a tool for the inversion of seismic data. There are several sources of uncertainty in the results provided by FWI. The quantification of such uncertainties has been studied through the resolution matrix (Res), which rests on a quadratic approximation that interprets the Hessian matrix as the posterior covariance matrix. Despite efforts in the use of Res, there is no published analysis of the uncertainties contained in the full correlation matrix, (R). Our approach leads to build the full R matrix, which, at the end of the day, is the final quantity that includes all the information associated with uncertainties. We focused on uncertainties related to variation in the starting models of the FWI, and thus propose a method to study the full R matrix, which is-called the Density of Correlation Map, D. By using the D map, we found that the highest uncertainty zones in the FWI inverted model are near the sources, the model boundaries, and the interfaces. We argue that D can be a complement for the study and estimation of uncertainties in FWI.

RESUMEN a inversión por campo de onda completa (FWI) es una herramienta para la inversión de datos sísmicos. Hay varias fuentes de incertidumbre en los resultados proporcionados por FWI. La cuantificación de tales incertidumbres se ha estudiado a través de la matriz de resolución (Res), que se basa en una aproximación cuadrática que interpreta la matriz Hessiana como la matriz de covarianza posterior. A pesar de los esfuerzos en el uso de Res, el análisis de las incertidumbres contenidas en la matriz de correlación completa (R) no existe hasta ahora. Nosotros empleamos varias realizaciones para estimar las incertidumbres de los resultados de FWI. Nuestro enfoque lleva a construir la matriz R completa, que es al final, la cantidad que encierra toda la información asociada a las incertidumbres. Nos enfocamos en las incertidumbres relacionadas con las variaciones en los modelos iniciales de FWI, y proponemos un método para estudiar la matriz R completa, denominado Mapa de Densidad de Correlación, D. Al utilizar el mapa D, encontramos que las zonas de más alta incertidumbre en los modelos invertidos están cerca de las fuentes sísmicas, de las interfaces y de las fronteras artificiales. Destacamos que D puede servir como un complemento para el estudio y la estimación de incertidumbres en FWI.

EOCENE FACIES SUCCESSIONS AND ENVIRONMENTS IN THE SOUTHERN LLANOS BASIN, COLOMBIA

ABSTRACT This work presents the facies analysis and depositional environment for the Eocene rocks in the southern Llanos Basin (SLLB) and southern Llanos Foothills. Cores and outcrop samples were analyzed by palynology and detrital zircon U-Pb geochronology. In this paper, we present ages for the facies and two important paleosol markers. The lower member of the Mirador Formation consists of amalgamated sandstones and conglomerates accumulated in a braidad channel belt. The lower Mirador is 33 m thick and early Eocene in the Foothills, whereas in the SLLB, it ist is 22 m thick and middle Eocene in age; it pinches out approximately 33 km to the east. The fluvial facies rests over an unconformity marked by a mature and intensively-weathered paleosol developed over Paleocene, Cretaceous and older rocks to the east. This mature paleosol was dated by U-Pb detrital zircon geochronology as middle to late Paleocene. At the top of the lower Mirador, we describe an interval of sandstones with root casts capped by a thin layer of coal or coaly mudstone. This facies succession evolved as A compound paleosol is a polygenetic soil that marks a change from well-drained conditions under a subaerial vegetation cover to poor-drained conditions of marsh and swamps, which halt vegetation growth, which is incorporated as coal or coaly mudstone, see the section of Facies Successions. At the top of the lower Mirador facies and recorded the cessation of the fluvial system and its stabilization by vegetation. The coal layer marked the posterior rise on the water table and flooding. Detrital zircon U-Pb geochronology dated this compound paleosol as middle Eocene. Above the fluvial facies of the lower Mirador, shallow marine facies deposited during the middle and late Eocene in the Foothills and western SLLB. The marine facies consist in shelf mudstone and shoreface sandstone in a coarsening upward trend. These facies correspond to the C8 member of the Carbonera Formation. The correlative middle Eocene facies to the east of the SLLB are carbonaceous mudstones and coals that were deposited in swamp-marsh and lagoon environments in backshore to coastal-plain environments during the middle Eocene. The fluvial and coastal plain, as well as the marine facies, fossilized an erosional relief less than 50 m high, corresponding to a paleo-landscape. The paleo-landscape was carved at the end of the Paleocene and is capped by the intensely-weathered paleosol indicating subaerial exposition. The paleo-landscape was modeled over Paleocene, Cretaceous, Paleozoic, and basement rocks toward the east and south of the basin. This paleo-landscape lasted until the end of the middle Eocene in the studied area. The Fluvial reservoirs are not continuous but distributed along channel belts composed of channels and braided bars in an NW direction. The marine shoreface reservoirs are distributed as swaths of sandstones in a perpendicular direction to the fluvial belts. These reservoirs have excellent seal rocks above. The plays include fluvial valley sandstones and buried hills of Cretaceous sandstones.

RESUMEN Este trabajo presenta el análisis facies y ambiente de depositación de las rocas del Eoceno en la Cuenca Llanos Sur y Piedemonte. Se utilizaron muestras de roca de núcleos y afloramientos para dataciones mediante palinología y U-Pb en zircones detríticos. Esto nos ayudó a conocer la edad de las facies y unos importantes niveles de paleosuelos. El miembro inferior de la Formación Mirador está compuesto de conglomerados y areniscas amalgamadas, con una tendencia grano-decreciente, depositadas en sistema fluvial trenzado. El miembro inferior del Mirador en el Piedemonte tiene 33 m de espesor y es de edad Eoceno temprano, mientras que en la Cuenca Llanos Sur tiene 22 metros como máximo y es de edad Eoceno medio; este miembro se pincha 33 km al oriente. Estas facies fluviales yacen sobre una inconformidad marcada por un paleosuelo maduro y bastante meteorizado, desarrollado en estratos rocosos del Paleoceno, Cretácico y en substratos más antiguos hacia el oriente. Este paleosuelo maduro fue datado por geocronología detrítica U-Pb como Paleoceno medio a tardío. Hacia el tope del Mirador inferior, se describe un intervalo de areniscas con marcas de raíces y sobre este, una capa de carbón o lodolita carbonosa. Esta sucesión de facies evolucionó como un suelo compuesto sobre la litología fluvial del Mirador inferior y marca el final del sistema fluvial y su estabilización por vegetación. La capa de carbón marca una subida del nivel freático e inundación del sistema. Este suelo compuesto fue datado como Eoceno medio. En el piedemonte llanero y la Cuenca Llanos Sur, sobre las facies fluviales y el suelo compuesto, se depositaron facies marinas someras durante el Eoceno medio a tardío. Esas facies están compuestas de lodolitas de plataforma y areniscas de shoreface en un arreglo grano creciente. Estas facies corresponden al miembro C8 de la Formación Carbonera. Las facies correlativas del Eoceno medio hacia el este de la Cuenca Llanos Sur, corresponden a lodolitas carbonosas y carbones que fueron depositados en sistemas transicionales de marismas, pantanos y lagunas costeras atrás de la playa. Las facies fluviales y de planicie costera, igual que las facies marinas, fosilizan un relieve erosional de menos de 50 m que constituye un paleo-paisaje. Este Paleo-paisaje fue tallado al final del Paleoceno y fue cubierto por el paleosuelo maduro y bastante meteorizado indicando la exposición subaérea. El paleo-paisaje fue modelado sobre rocas del Paleoceno, Cretácico, Paleozoico y rocas del basamento hacia el oriente y sur de la cuenca. Este paleo-paisaje existió hasta el final del Eoceno medio, pero estudios regionales han mostrado que esta geoforma perduró hasta el final del Oligoceno temprano. Los reservorios en esta parte de la cuenca Llanos nos son continuos sino distribuidos a lo largo de valles ocupados por canales braided en dirección NW. Los reservorios de origen marino somero están distribuidos como fajas de areniscas perpendiculares a la dirección de los valles fluviales. Estos reservorios tienen excelente roca sello encima del C8. Se configuran dos tipos de play el de areniscas en valles fluviales y el de colinas enterradas compuestas de areniscas del Cretácico.

HELICAL TUBULAR PHOTOBIOREACTOR DESIGN USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

ABSTRACT In this paper we present the design problem of helical tubular PhotoBioReactors (PBR) based on energy consumption minimization, using the radius of curvature for the cultivation of microalgae. Computational Fluid Dynamics (CFD) is used to design a configuration of the helical pipeline with minimum energy consumption. We determined how flow direction changes affect energy consumption. Additionally, it was found that the radius of curvature affects the pressure drop in the PBR's pipe, so a cost function has been developed to solve an optimization problem seeking to obtain the optimum radius of curvature and a helical tubular PBR design with low pumping rates.

RESUMEN En este artículo exponemos el problema de diseño de un FotoBioRreactor (FBR) tubular helicoidal basado en la minimización del consumo de energía por medio del radio de curvatura para el cultivo de microalgas. En el cual, a través del estudio del cambio de dirección en el flujo de la tubería se busca diseñar una configuración de la tubería con mínimo consumo de energía. Se ha utilizado dinámica de fluidos computacional para evaluar el consumo de energía en diferentes configuraciones, encontrando que la forma como cambia la dirección del flujo tiene un efecto sobre el consumo de energía. Adicionalmente, se ha encontrado que el radio de curvatura tiene efecto sobre la caída de presión en la tubería del FBR, por lo que se ha desarrollado una función de costo que ha permitido resolver un problema de optimización para encontrar el radio de curvatura óptimo y obtener un diseño de un FBR helicoidal con bajo consumo de bombeo.