Análisis Computarizado de Pruebas de Presión
CAPITULO 2
Instructor: Dr. Dickson Toyo
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Análisis de Pruebas de Presión
CARACTERIZACION DE YACIMIENTOS:
Proceso que se produce como resultado de la obtención ó actualización de un modelo de yacimiento la cual requiere la integración de esfuerzos de Geólogos, Geofísicos e Ingenieros para: Caracterizar unidades unidad es geológicas y su .- Caracterizar continuidad areal y vertical, obteniéndose así el modelo geológico. .- Conocer las propiedades físicas de la roca y su distribución areal y vertical. .- Caracterizar Caracterizar fluidos y conocer su distribución en el yacimiento. .- Establecer los los mecanismos mecanismos de flujo de fluidos y recuperación de hidrocarburos. hidrocarburos. Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión
CARACTERIZACION DE YACIMIENTOS:
Proceso que se produce como resultado de la obtención ó actualización de un modelo de yacimiento la cual requiere la integración de esfuerzos de Geólogos, Geofísicos e Ingenieros para: Caracterizar unidades unidad es geológicas y su .- Caracterizar continuidad areal y vertical, obteniéndose así el modelo geológico. .- Conocer las propiedades físicas de la roca y su distribución areal y vertical. .- Caracterizar Caracterizar fluidos y conocer su distribución en el yacimiento. .- Establecer los los mecanismos mecanismos de flujo de fluidos y recuperación de hidrocarburos. hidrocarburos. Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión Competencias involucradas en una
caracterización de yacimientos.
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Análisis de Pruebas de Presión El análisis de pruebas de presión implica obtener un registro
de presión de fondo como función del tiempo debido a cambios en la tasa de flujo. Esta respuesta es función de las característic características as del yacimiento y de la historia de producción.
En esencia, un análisis de pruebas de presión es un
experimento de flujo de fluidos que se utiliza para determinar algunas características del yacimiento de manera indirect a. Así mismo, la prueba constituye una manera de obtener información sobre el comportamiento dinámico del yacimiento.
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Análisis de Pruebas de Presión
Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión En pruebas de presión se utiliza un modelo matemático para relacionar la respuesta de presión con la historia de tasa de flujo (Estimulo).
Respuesta del modelo matemático que simula el comportamiento del yacimiento
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Análisis de Pruebas de Presión En muchos casos se presenta el registro del comportamiento de la presión de fondo con tiempo (Respuesta) en uno ó más pozos observadores a partir del instante en que se provoca el cambio de tasa en el pozo activo. Proceso de un Estimulo y varias Respuesta de un Yacimiento.
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Análisis de Pruebas de Presión La historia de tasa de flujo (Estimulo) en el modelo
es el
mismo que la historia real. Podemos inferir entonces que los parámetros del modelo y los parámetros del yacimiento son los mismo si la respuesta de presión del modelo es la misma que la respuesta de presión medida del yacimiento. Este proceso es mas preciso en la medida que las suposiciones físicas del modelo tengan un alto grado de validez y esto ocurre en otros procesos dentro de la ingeniería de yacimientos como: Ajuste histórico en simulación, declinación, Balance de Materiales.
Análisis
de
curvas
de
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Análisis de Pruebas de Presión La data de presión y tasa de producción en función del tiempo se analiza haciendo uso de los modelos de interpretación generados para tal fin, capaces de arrojar parámetros del yacimiento y condiciones del pozo confiables.
Relación entre la información y el modelo de interpretación.
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Análisis de Pruebas de Presión La respuesta de presión de fondo fluyente
∆p es definido de la
manera siguiente:
∆P = pi – p(t) La respuesta de presión de cierre se define por:
∆p=p(t) – p(∆t = 0) Secuencia de declinación y restauración P R E S I Ó N
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R a t a
Pi ∆pD
∆pR
∆tD
P(∆t=0)
Declinación
Tiempo
Restauración 10
Análisis de Pruebas de Presión OBJETIVOS DE UNA PRUEBA DE PRESION Las Pruebas de Presión contribuyen a la caracterización de yacimientos para la conformación del modelo dinámico aportando información acerca de: . Permeabilidad de la formación. . Determinar el grado de daño a la formación . La presión promedio o inicial del yacimiento . Cuan efectivo o eficiente ha sido una estimulación o
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tratamiento realizado al pozo. . El grado de conectividad o comunicación entre pozos . Estructuras geológicas. . Tamaño del yacimiento (limites abiertos o cerrados) . Distribución de presiones al datum . Existencias de fallas y su naturaleza sellante 11
Análisis de Pruebas de Presión . Existencia de fracturas o canales . Distribución de transmisibilidades. . Grado de estratificación. . Continuidad areal y vertical del yacimiento. . Productividad o Inyectividad de fluidos
Los datos de presión, cuando se combinan con la historia de producción , con datos de laboratorio, propiedades de las rocas y de los fluidos, constituyen un medio para estimar el petróleo original in situ (Poes) y el petróleo que puede ser recuperado del yacimiento bajo diversas formas de producción.
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Análisis de Pruebas de Presión APLICACIÓN DE UNA PRUEBA DE PRESION. La aplicación de una prueba de presión se enmarcan dentro de tres grandes grupos:
EVALUACION DE YACIMIENTOS Para alcanzar la mejor decisión para explotar mejor un yacimientos y lograr el máximo recobro con la menor inversión posible, necesitamos conocer sus propiedades , tamaño , conductividad (kh), presión inicial Pi y limites. •
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Análisis de Pruebas de Presión GERENCIA DE YACIMIENTOS Durante la vida productiva de un yacimiento podemos monitorear su comportamiento y las condiciones de los pozos para poder controlar los cambios de la presión promedia de yacimientos y poder redefinir y predecir el comportamiento futuro del mismo. Con el monitoreo de las condiciones de los pozos es posible identificar candidatos para workover y estimulación. En especiales circunstancias puede ser posible determinar el frente de fluidos en yacimientos sometidos a inyección de agua.
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Análisis de Pruebas de Presión DESCRIPCION DE YACIMIENTOS El uso de pruebas de presión para propósitos de descripción del yacimiento podría ser una ayuda para predecir el comportamiento del yacimiento. Por lo tanto la caracterización del yacimiento es pieza fundamental para la elaboración del plan de explotación del mismo. Usualmentemente la aplicabilidad de las pruebas de presión dependen de los objetivos que se persiguen:
Pozos exploratorios Pozos de avanzadas Pozos de desarrollo
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Análisis de Pruebas de Presión Pozos exploratorios:
En los primeros pozos las pruebas de presión son aplicada para confirmar las hipótesis de exploración y para establecer la primera predicción de la producción : Natural, tasa de fluidos producidos, presión inicial y propiedades del yacimiento. Las pruebas pueden ser limitadas a drill stem testing solamente (DST). Pozos de avanzadas: La descripción de los pozo y del
yacimiento puede ser refinados con las pruebas de presión en los pozos de avanzadas para confirmar la productividad del los pozos, heterogeneidades del yacimiento ,limites y mecanismos de empujes.. pruebas limites o extendidas son usualmente corridas en estos tipos de pozos.
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Análisis de Pruebas de Presión Pozos de desarrollo: En pozos productores periodicamente
se corren pruebas de presiones para ajustar la descripción del yacimiento y evaluar la acción que requieren los pozos tales como workover ,perforación estratégicas o diseños de completaciones ,maximizar la vida de producción de los pozos. Comunicacion entre pozos (pruebas de interferencia) , monitoreo de la presión promedia de yacimiento son los objetivos de la corrida de esta pruebas en pozo de desarrollo.
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Análisis de Pruebas de Presión PRUEBAS ESTÁTICAS.
Registran la presión y temperatura a diferentes profundidades dentro del pozo, pero fundamentalmente medir la presión estática al datum y así construir la historia de presión del yacimiento.
Ponderación de Presiones ∑pi/n ∑pi.h/∑hi ∑pi.Ai/∑Ai ∑piAi.hi/∑Ai.hi
(promedio aritmético) (ponderación por espesor) (ponderacion por área) (ponderacion por volumen)
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Análisis de Pruebas de Presión PRUEBAS ESTÁTICAS.
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Análisis de Pruebas de Presión PRUEBAS ESTÁTICAS
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Análisis de Pruebas de Presión CONCEPTOS
BASICOS .
¿Qué significa flujo transitorio? Como su nombre lo indica, el régimen de flujo transitorio en el medio poroso tiene una duración limitada dentro de una prueba de presión . Para comprender el significado del flujo transitorio, resulta útil la analogía entre el proceso de conducción de calor por conducción y el flujo de fluidos en medios porosos.
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Análisis de Pruebas de Presión Ecuación
de difusión de calor por conducción:
Donde: T : temperatura r : distancia radial t : tiempo Dt :difusividad térmica, que depende de las propiedades térmicas del sólido. La temperatura en un sólido sometido a transferencia de calor por conducción, es análogo al comportamiento de la presión en un medio poroso bajo condiciones dinámicas de flujo. Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión Ecuación de difusividad en medios porosos
Donde: P: presión del yacimiento D: difusividad hidráulica, que depende de las propiedades físicas del medio poroso. En consecuencia, el comportamiento de la temperatura en un sólido sometido a transferencia de calor por conducción, es análogo al comportamiento de la presión en un medio poroso bajo condiciones dinámicas de flujo. Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión La duración del periodo de flujo transitorio en una prueba de presión, es equivalente al tiempo requerido para que el disturbio de presión alcance el límite exterior del yacimiento.
Distribución de presión transitoria en función del tiempo y distancia. Pi Pe P
Flujo Transitorio hasta t3
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r w
r
r e
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Análisis de Pruebas de Presión A partir del momento que el disturbio de presión alcanza el
límite del yacimiento, se inicia la transición hacia un nuevo régimen de flujo, denominado flujo semicontínuo el cual proporciona información acerca de dimensiones y geometría del yacimiento. En conclusión, sin entrar en detalles de tipo matemático, puede decirse que :
EN TÉRMINOS DE PRUEBAS DE PRESIÓN, EL CONCEPTO DE FLUJO TRANSITORIO SE REFIERE A: “Un régimen
de flujo no continuo que, se inicia al provocar un cambio instantáneo de tasa en un pozo perturbador, y finaliza cuando el disturbio de presión alcanza los límites del yacimiento.” Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión DISTRIBUCION DE PRESION DURANTE UN DRAW DOWN
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Análisis de Pruebas de Presión DISTRIBUCION DE PRESION DURANTE UN BUILD UP
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Análisis de Pruebas de Presión Flujo transitorio rm ino s de p ru ebas de p resión, el co nc epto se En té refiere a un ré gim en d e flujo no co nt inu o qu e, se in icia al prov oc ar un camb io in stantáneo d e tasa en u n po zo perturb ador, y finaliza cuando el distu rbio d e pr esión alcanza los lím ites d el yac im iento ,es esen cialm ente u n c o m p o rt a m i en t o i n f in i to .
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Análisis de Pruebas de Presión Flujo semicontinuo A p a r t ir d e l m o m e n t o q u e el d i s t u r b i o d e p r e s i ón
alcan za el lím ite del y acim ient o , se in ici a la tr ans ición hacia u n nu evo ré gim en de f lujo , deno m inad o f l u j o s em ic o n tín u o , do n de la caíd a de p res ión es u na fu nc ión lineal del tiemp o y n o h ay flujo a travé s del lím ite exterior d el yacim iento , el cu al pro po rc ion a información acerca de d im ens io n es y g eom etría del yacimiento .
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Análisis de Pruebas de Presión
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Análisis de Pruebas de Presión Comportamiento de presión Yacimiento cerrado
Yacimiento abierto
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Análisis de Pruebas de Presión La ecuación de difusividad : La ecuación que rige el flujo de fluidos en el medio poroso se denomina ecuación de difusividad y se obtiene a partir de la combinación las siguientes leyes: Conservación de la masa. Ley de Darcy. Ecuación de estado para un líquido ligeramente
compresible (compresibilidad constante). Simplificando, la ecuación expresada en coordenadas cilíndricas donde podemos obtener la constante de difusividad hidráulica resultante es :
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Análisis de Pruebas de Presión Las consideraciones asumidas para la deducción de la ecuación de difusividad son:
Modelo idealizado Pozo Yacimiento r e h r w Sistema Pozo Yacimiento
Sección Transversal
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Análisis de Pruebas de Presión
Modelo idealizado Pozo Yacimiento Consideraciones:
Yacimiento circular con un pozo en el centro de
radio re. Yacimiento de espesor constante h y radio exterior re (coordenadas cilíndricas). No se consideran efectos de gravedad (yacimiento horizontal). Yacimiento saturado totalmente con un líquido ligeramente compresible de viscosidad constante (no es aplicable a yacimientos de gas). Gradientes de presión pequeños (flujo laminar). Yacimiento homogéneo ( k y Phi constantes) e isotrópico (kr = kz). Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión •
Definición de grupos adimensionales: Presión adimensional PD:
en unidades Darcy viene
expresada por :
En unidades de Campo se expresa por :
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Análisis de Pruebas de Presión Tiempo adimensional
•
Unidades Darcy
Unidades de Campo ,t en horas
•
Radio adimensional:
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Análisis de Pruebas de Presión Fun ci ón Seud o Presi ón Mo no fási ca para flujo co m presible (9)
(10)
Ecuación de adimensionales
difusividad
en
terminos
(11) Log-Log plot
Análisis de Pruebas de Presión
La ecuación de difusividad ¿es aplicable a yacimientos reales?
Los yacimientos no son homogéneos ni circulares, los efectos de gravedad y capilaridad están presentes, y contiene múltiples pozos que producen petróleo gas y agua con tasas de producción variables en el tiempo. Los conceptos de movilidad y compresibilidad total permiten aplicar la ecuación de difusividad bajo condiciones de flujo multifásico.
Movilidad:
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Análisis de Pruebas de Presión
Compresibilidad total:
Perrine presenta la siguiente ecuación para Co:
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Análisis de Pruebas de Presión
SOLUCION LINEA FUENTE
La solución para yacimientos infinito viene dada para
p D
kh 141 .2qB
pi
pr ,t
La presión a cualquier radio r y cualquier tiempo t dentro de un Yacimiento viene expresada por la siguiente ecuación:
p ( r , t )
pi
141.2qB kh
PD
La presión adimensional PD se puede evaluar a través de la curva Solución Línea Fuente , la cual es una de las primeras curvas tipo presentadas para Análisis de Presiones. Log-Log plot
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Análisis de Pruebas de Presión SOLUCION LINEA FUENTE EN SU FORMA ADIMENSIONAL
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Análisis de Pruebas de Presión SOLUCION LINEA FUENTE EN SU FORMA ADIMENSIONAL
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Análisis de Pruebas de Presión PROPIEDAD ES DE LA SOL UCION La s ol uc ión d e la línea fu ent e exis te para: 20
Para r D
2
t D / r D .
y para cualquier valor de
2
Para
t D / r D > 25
Para t D / r D
2
y para cualquier valor de
r D
>25 la solución de la Línea Fuente viene dada por la aproximación logarítmica:
P D
1 2
ln
t D r D
2
0.81
Para u n p o zo co n d añ o S=0 y llen e C=0
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P D
1 2
ln t D
0.81 2S 43
Análisis de Pruebas de Presión Para un pozo con daño S y llene C , la solución viene dada por Gringarten.
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Para valores de
t D / r D < = 25 ; la solución de la Línea Fuente viene dada por la aproximación
de la Integral exponencial: cuando x
0.01
constante de euler donde:
;
La evaluación de la integral indefinida esta tabulada Log-Log plot
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