Sistema integral del pozo El
Objetivo es conocer la metodología del Análisis Nodal y realizar análisis
nodales sencillos de pozos petroleros. El Sistema Integral de Producción (SIP) es el conjunto de elementos que transporta a los fluidos del yacimiento hasta la superficie, los separa en aceite, gas y agua y los envía a instalaciones para su almacenamiento y comercialización. La información de este sistema nos sirve para:
Analizar las condiciones de producción.
Tener un buen diagnóstico para implementar la mejor decisión.
Tener características de los yacimientos.
Saber las propiedades de los fluidos.
Daño a la formación.
Pozo fluyente
Es aquel que, con la energía propia del yacimiento, es capaz de vencer las caídas de presión que ocurren a través del medio poroso, de la tubería de producción (vertical), estrangulador, tubería de descarga (horizontal), hasta separador, conduciendo así, los fluidos producidos. Para analizar el comportamiento de un pozo fluyente terminado, determinar el gasto de producción y/o diagnosticarlo apropiadamente, es necesario analizar las tres áreas de flujo, las cuales se tiene que estudiar en forma separada y unirlas después, antes de tener una idea precisa del comportamiento de flujo del pozo productor;
estas
áreas
son
las
siguientes:
Flujo del yacimiento al pozo.
Flujo de tuberías.
Flujo en tubería de producción.
Flujo en línea de descarga.
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Flujo en estranguladores.
Importancia de la caracterización de fluido y el efecto de la temperatura Los análisis de PVT (Presión, volumen, temperatura) de los hidrocarburos del yacimiento consisten en una serie de pruebas que se realizan en laboratorios, las cuales se realizan para obtener propiedades físicas requeridas dentro de un estudio de caracterización de yacimientos. Los cálculos de balance de materia son muy importantes e utilizados en el estudio de yacimientos. Los cálculos que se realizan son los siguientes:
Análisis de Laboratorio PVT
Presión de burbujeo ( pb).
Factor de volumen del aceite ( Bo) y gas ( Bg ).
Relación de gas disuelto en el aceite ( Rs).
Factor de volumen total ( Bt ).
Compresibilidad isotérmica del aceite ( Co) y del gas ( Cg ).
Viscosidad del aceite ( o) y gas ( g).
Factor de compresibilidad ( z).
La importancia de la caracterización del fluido y el efecto de la temperatura es describir los parámetros importantes a tener en cuenta en el muestreo de fluidos de yacimientos.
Con el análisis PVT ya sea convencional o composicional se
debe de realizar pruebas y reportes finales del análisis realizado. Es de suma importancia obtener una muestra representativa de yacimiento para así realizar un estudio de fluidos exactos y útil para el desarrollo y explotación de los yacimientos de aceite y gas. Se debe de tener en cuenta que las muestras usadas para estos estudios deben de tener las mismas propiedades de los fluidos de yacimiento en las condiciones actuales del mismo.
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Flujo en el yacimiento Los factores que gobiernan el flujo de fluidos desde la formación al pozo son las siguientes:
Condición de la roca
Condición de los fluidos
Condición de la eficiencia de flujo
Condición de abatimiento de presión
Condición de mecanismos de empuje
Existen dos procedimientos que nos permiten la evaluación del comportamiento de afluencia de la formación al pozo;
El primero es el índice de productividad
El segundo es la ecuación de Darcy.
Flujo en la tubería de producción Al pasar los fluidos del yacimiento a la tubería de producción, se consume la mayor parte de la presión disponible del yacimiento a la cabeza del pozo; por lo que es de suma importancia realizar una evaluación precisa de la presión a lo largo de dicha tubería. Al hacerlo conjuntamente con un análisis integral del sistema de producción, es posible obtener lo siguiente:
Diseño del diámetro de TP (flujo por TP o espacio anular).
Pronosticar cuando dejara de producir el pozo y diseñar un sistema artificial de producción.
Obtener la presión de fondo fluyendo.
Corroborar los datos obtenidos con las correlaciones para su ajuste
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Una vez que los fluidos del yacimiento alcanzar el fondo del pozo, estos inicial un recorrido a través de la tubería de producción y el fluido puede presentar como:
Flujo monofásico
Flujo multifasico
Flujo en la línea de descarga La predicción de las pérdidas de presión en tuberías horizontales en las que existe flujo multifasico y es de gran utilidad para resolver problemas operativos y optimizar la capacidad de transporte. En la producción de campos en zonas terrestres o marinas es necesario dimensionar los diámetros de las líneas de conducción de las mezclas de aceite y gas para ser utilizadas durante un periodo importante de producción. La producción sale del pozo a través de las líneas de escurrimiento o de descarga hasta el Cabezal de recolección y de ahí hasta la Batería. Con las pérdidas de presión predichas para la línea de conducción existentes y dependiendo de las condiciones deseadas (presión de separación o de la cabeza) se determina el gasto que el pozo puede producir. El conocer el comportamiento de flujo multifasico horizontal en la línea de descarga nos ayuda a tener predicciones de las pérdidas de presión en tuberías horizontales, la producción de campos en zonas terrestres o marina, así mismo como la producción que se obtendrá. Los patrones de flujo en tuberías horizontales inclinadas son las siguientes: Flujo segregado
Flujo intermitente
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Flujo distribuido
Flujo en el estrangulador La mayoría de las correlaciones de flujo multifasico a través de estranguladores son válidas únicamente para el caso del flujo crítico. Los estranguladores que se instalan en la boca del pozo para el control de la producción se basan en el principio de flujo crítico el cual se muestra en la siguiente imagen:
Si existe flujo sónico a través del estrangulador la presión corriente arriba es independiente de la presión corriente abajo es decir la que prevalece en el sistema de recolección (línea de descarga, separadores, bombeo y tanques de almacenamiento). Se infiere que el control de la producción se logrará cuando las variaciones de la presión en el sistema de recolección no se reflejen en la formación productora provocando fluctuaciones de la producción. El control del flujo mediante los estranguladores es:
Mantener un gasto de producción adecuado.
Mantener una contrapresión suficiente para prevenir la entrada de arena y algunas ocasiones también sirve para regular el depósito de parafinas.
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Prevenir la conificación de agua o gas.
Proteger el equipo superficial
Explotar el yacimiento a un gasto más eficiente.
Metodología del análisis nodal El Sistema de análisis nodal ha sido aplicado para analizar el comportamiento de sistemas compuestos por componentes iterativos, primero: circuitos eléctricos, después: sistemas complejos de redes de tuberías sistemas de bombeo etc. El propósito del Análisis Nodal es analizar los componentes de sistemas físicos (como son pozos de aceite o gas, líneas de descarga, redes de tuberías, etc.) para predecir la capacidad de flujo del sistema y optimizar dichos componentes. Para resolver problemas de producción totales, los nodos son colocados entre los segmentos del sistema (conectores) definidos por ecuaciones o correlaciones.
El análisis nodal se emplea para obtener el efecto que sobre el gasto tendrían las siguientes acciones:
Disminuir la presión de separación.
Eliminar válvulas o conexiones inapropiadas
Colocar separadores a boca de pozo:
Separar con la presión necesaria para transportar el aceite hasta la central de recolección.
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Separar a baja presión y bombear el aceite hasta la central de recolección.
Diseñar la tubería de producción
Diseñar la línea de descarga
Determinar el gasto de producción, considerando la geometría del pozo y su terminación.
Determinar las condiciones de flujo a las que un pozo se agotará El método de análisis nodal requiere de la elección de un nodo llamado nodo solución. La elección del nodo solución para pozos fluyentes o inyectores depende del componente que se va a evaluar.
Aplicaciones prácticas con software comercial
Pipesim Constituye una forma minuciosa, rápida y eficiente de ayudarlo a incrementar la producción y conocer el potencial de su yacimiento. No sólo modela el flujo multifásico desde el yacimiento hasta el cabezal del pozo, sino que además tiene en cuenta el desempeño de la línea de flujo y de las instalaciones de superficie para proveer un análisis integral del sistema de producción.
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*Diseñar sistemas de levantamiento artificial y ESP con el programa sustentado por los servicios de expertos en sistemas de levantamiento artificial de SLB
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*Conectarse a OFM para identificar los candidatos de un campo para estudios adicionales o tratamientos con fines de remediación
*Generar tablas VFP como datos de entrada para los modelos de sistemas de simulación de yacimientos ECLIPSE*
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