APLICACIÓN APLICA CIÓN DE ANÁLISIS NODAL NODA L PARA EL POZO ITAÚ-X1A PARA PARA INCREMETAR LA PRODUCCION DEL CAMPO
1. GE GENE NERA RALI LIDA DADE DES S DEL DEL CAM CAMPO PO 1.1. IDENTIFICACIÓN DEL POZO El pozo descubridor ITU-X1/1A se perforo entre fines de junio de 1998 y mediados de aosto 1999! Este pozo ten"a como objeti#o principal la identificaci$n de las areniscas fracturadas de la formaci$n %uamampampa! Alcanzo una profundidad final de &'((m) lueo de *aber reconocido la secci$n completa del %uamampampa y la parte superior y mediana de la formaci$n Icla!
1.2. 1. 2.
UBIC UB ICAC ACIÓ IÓN N GEO GEOG GRÁ RÁFI FIC CA
ANTECEDENTES DEL POZO ITU X-1 X- 1 A: El pozo ITU-X1 A se encuentra ubicado+
•
PAIS: DEPARTAMENTO: PROVINCIA: CAMPO: AREA DE CONTRATO: COORDENADAS UTM:
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COORDENADAS GEOGRAFICAS:
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FAJA:
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,.IIA TA0IA 20A3 4%A4 ITAU ,.5UE XX TA0IA E6TE X71!&1&) : ;7'!&9+ =1=9?&!&@ .32ITU>+ (<=?<!<9&@ 6U,A3>I3A 6U0
MAPA DE UBICACIÓN Y COLUMNA ESTRATIGRÁFICA GENERALIZADA
FIG.1. Señalizando el pozo ITU-X1A
O!"#$%&'
rimarios+ Areniscas fracturadas de la formaci$n %uamampampa! 6ecundarios+ Areniscas :iller) formaci$n Tupambi! pcional+ Areniscas de la formaci$n 6anta 0osa!
P(&)*+,$,,: rof! Binal &'((m! R"'*#,&': P&/& productor de as condensado de las formaciones %uamampampa e Icla!
1.0. ANTECEDENTES E )$+ *" '" *$"(" "( con el proyecto es el de definir el diCmetro $ptimo de la tuber"a de producci$n para diferentes caracter"sticas del sistema de producci$nD lo cual sinifica) ue se puede #ariar el diCmetro del estranulador y el diCmetro de la tuber"a de producci$n) *aciendo uso de los diCmetros con los ue se *a realizado las pruebas de producci$n) tales datos se obtendrCn del anClisis de potencial en la cual nos indica con ue diCmetro de c*oFe se *a obtenido una determinada producci$nD la realizaci$n del proyecto se basara en un l"mite mCGimo y m"nimo obtenido racias al anClisis de potencial del pozo! El pozo ItaH-X1A en la actualidad no *a sido eGplotado encontrCndose abandonado temporalmente con un tap$n mecCnico) moti#o por el cual se plantea el presente proyecto!
L& *" '" "'3"( con el proyecto es ue aplicando el anClisis nodal en el pozo ItaH-X1A se pueda conocer el potencial del pozoD el cual se define como el asto mCGimo ue aportar"a el pozo si se le impusieran las mejores condiciones) por lo ue si el pozo ItaHX1A no produce de la forma esperada necesitar"a de un mtodo correcti#o lo cual se uiere e#itar ya ue la producci$n puede ser restrinida por el comportamiento de un solo componente del sistema) el efecto de cada componente sobre el sistema puede ser analizado en forma aisladaD en el presente trabajo se estudiara el efecto ue causa las diferentes tuber"as de producci$n y los diferentes c*oFes!
S" % ,"4&'#(( 5on el proyecto ue se puede determinar el caudal $ptimo de producci$n para el pozo ItaH-X1A realizando las acti#idades de los diferentes objeti#os espec"ficos! El proyecto pretende cubrir el Crea de la industria petrolera ue abarca el Crea de eGplotaci$n en su subarea de roducci$n de >esarrollo en lo ue se refiere al tema de AnClisis 3odal ue contempla determinar las ca"das de presi$n en parte del sistema de producci$n tambin se determinara las caracter"sticas de los componentes del sistema de
producci$n) su incidencia en el comportamiento del pozo y finalmente realizar el respecti#o anClisis nodal para el sistema de producci$n propuesto!
1.0.1. ANTECEDENTES DEL ANÁLISIS NODAL El anClisis nodal fue propuesto en 19& por 2ilbert para ser aplicado a pozos de producci$n y despus discutido por 3ind en 19( como as" tambin por :ac*) oe) Eduardo roano) Jermit E! ,roKn y otros ue *abiendo completado las in#estiaciones *acen posible el enfoue del anClisis nodal ue se conoce *oy en d"a! Al #er ue esta tcnica arrojaba resultados positi#os en campos cuya producci$n deca"a rCpidamente) es instaurado en los 4ampos del 6ureste del pa"s) en la rei$n de 4amiri en los aLos 19'! Esta licitaci$n fue *ec*a por ;acimientos etrol"feros Biscales ,oli#ianos) ue se benefici$ con mantenimiento de producci$n y una eGtensi$n de casi un 1&M en la mayor"a de los pozos donde se le aplico!
1.0.2. ANTECEDENTES DEL POZO ITAÚ-X1A El pozo ItaH-X1A pertenece al campo ITAN ue se encuentra en el bloue XX Tarija este) su clasificaci$n inicial se refiere a ser un pozo eGploratorio de nue#o campo OA-
2.
IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE RESERVORIO Y PRODUCCIÓN
2.1. ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN .os anClisis ue se realizan de un sistema de producci$n) permite predecir el comportamiento actual y futuro de un pozo productor de *idrocarburos) como resultado de este anClisis) se puede obtener una mejor"a en la eficiencia de flujo) o bien un incremento de la producci$n! El procedimiento de anClisis de sistemas o tambin conocidos como anClisis nodal) es uno de los medios apropiados para el anClisis) diseLo y e#aluaci$n) tanto en pozos fluyentes) intermitentes o con sistemas de le#antamiento artificial de producci$n! El anClisis nodal es presentado para e#aluar efecti#amente un sistema completo de producci$n) considerando todos los compontes del sistema comenzando por la presi$n de reser#orio r y terminando en el separador) incluyendo el flujo a tra#s del medio poroso)
flujo a tra#s de las perforaciones de terminaci$n) flujo a tra#s de la tuber"a de producci$n con posibles restricciones de fondo) flujo por la l"nea *orizontal pasando a tra#s del estranulador en superficie *acia el separador! 4omo se puede obser#ar en la fiura -1! El anClisis nodal) e#alHa un sistema de producci$n di#idido en tres componentes bCsicos+ • • •
Blujo a tra#s del medio poroso! Blujo a tra#s de la tuber"a #ertical o de producci$n! Blujo a tra#s de tuber"a *orizontal o l"nea de descara!
Fig.2. Sistema de producción de un pozo
ara la predicci$n del comportamiento de cada uno de los componentes se obtiene la ca"da de presi$n en cada uno de ellos! ara la obtenci$n de las ca"das de presi$n) se debe asinar nodos en diferentes puntos importantes dentro del sistema de producci$n) por lo tanto se #ar"an los caudales de producci$n y empleando un mtodo de cClculo adecuado! 6e calcula la ca"da de presi$n entre dos nodos! >espus se selecciona un nodo de soluci$n y las ca"das de presi$n son adicionadas o sustra"das al punto de presi$n inicial o nodo de partida *asta alcanzar el nodo de soluci$n o inc$nita! En un sistema de producci$n se conocen siempre dos presiones) siendo esta la presi$n del separador OsepP y la presi$n estCtica del yacimiento OKsP! or lo tanto teniendo la presi$n en aluno de estos nodos) se pueden determinar las ca"das de presi$n en alHn punto intermedio! .a e#aluaci$n del sistema de producci$n por medio del
anClisis nodal puede ayudarnos a la soluci$n d problemasD en donde se incluye ca"das de presi$n a tra#s+ •
Estranuladores superficiales y de fondo
•
>iCmetros de aparejos de producci$n
•
Cl#ula de seuridad) etc! .os resultados del anClisis del sistema) no solo nos permite la definici$n de la capacidad de producci$n de un pozo) para una determinada serie de condiciones) sino tambin muestra los cambios en cualuier parCmetro afectan su comportamiento! .as cur#as de capacidad de producci$n) una funci$n de los principales componentes de un sistema) como son+ >atos del yacimiento) caracter"sticas del aparejo de producci$n) la l"nea de descara) presi$n en el nodo inicial y final) producci$n de petr$leo) as y aua) relaci$n as-liuido) temperatura) composici$n del petr$leo y as) toporaf"a del terreno y forma de perforaci$n del pozo) ya sea #ertical) direccional u *orizontal! En la fiura -=! 6e obser#a un perfil de las ca"das de presiones desde el borde del Crea de drenaje *asta el tanue de almacenamiento!
Fig.3. Esquema de perfil de Presiones
2.2. TIPO Y CARACTERIZACIÓN DEL RESERVORIO
Yacimientos de Gas
.os ases naturales consisten eneralmente de (M a 8M de metano) y el resto principalmente compuesto de *idrocarburos aseosos como el etano) propano) butano) y pentano! .o menos ue un as natural puede contener de metano es el 'M! 4uando el nitr$eno) el di$Gido de carbono) sulfuro de *idr$eno) y *elio estCn presentes en peueLas cantidades son consideradas impurezas) sin embaro cuando *ay cantidades suficientes pueden ser usadas de forma comercial! .os *idrocarburos ue estan en condici$n de #apor en el yacimiento estCn clasificados como as) y se subdi#iden en tres clasificaciones+ as condensado) as mojado) o as seco! Yacimientos de Gas Condensado
Un yacimiento de as condensado o retrorado eGiste cuando la temperatura inicial del yacimiento estC entre la temperatura cr"tica y cricondertrmica) y la presi$n inicial de yacimiento es iual o mayor ue la presi$n de roc"o! A medida ue #a produciendo el reser#orio) la presi$n disminuye *asta ue el punto de saturaci$n es alcanzado! En este punto el l"uido comienza a condensar! A medida ue la presi$n se #a reduciendo el porcentaje de l"uido se incrementa *asta un punto donde cualuier otra disminuci$n de presi$n solo se encontrarC as! 4uando se tiene este tipo de yacimiento) el mantenimiento de la presi$n es fundamental para optimizar la producci$n! En condiciones de separador) aproGimadamente el =&M de los *idrocarburos presentes son l"uidos) por lo tanto no es posible clasificar el yacimiento solo por los fluidos ue se producen! .a posici$n relati#a del punto cr"tico es determinado por la cantidad de *idrocarburos li#ianos presentes Ometano) etano) y propanoP en la mezcla! 4uando los *idrocarburos li#ianos conforman un alto porcentaje en la mezcla total) la temperatura cr"tica de la mezcla alcanzarC la temperatura cr"tica del componente mCs li#iano! Un ejemplo de un sistema de condensado es uno compuesto de un as natural y una mezcla de asolina natural! .a temperatura cr"tica de esta mezcla es tal ue si le mezcla estu#iera acumulada en un reser#orio) a una considerable profundidad Otemperatura de yacimiento entre 1 QB y =QBP) el fluido se comportarC como as condensado! Esto conduce a dos interesantes fen$menos asociados con la producci$n de as condensado+ en la medida ue se drena el yacimiento) la presi$n del yacimiento declina y una condensaci$n retr$rada isotrmica ocurre! 6eundo) el fluido producido es sujeto a
disminuci$n de presi$n y de temperatura! El l"uido ue se produce en los separadores es el resultado de la normal condensaci$n por la disminuci$ de temperatura! Un yacimiento de as condensado t"picamente tiene Relación Gas Líquido (RGL ò GLR por sus siglas en inglés de 8 *asta ' scf/bbl) y ra#edades cercanas y superiores a los Q AI!
FIG.. !iag"ama de #ase de $n %acimiento de gas condensado
ANTECEDENTES DE LA FORMACION 6UAMAMPAMPA .a formaci$n %uamampampa corresponde al periodo >e#$nico la cual se encuentra ubicada en la secci$n superior de la Bormaci$n Icla y en la secci$n inferior de la Bormaci$n .os :onos la cual se deposita en forma concordante! .a Bormaci$n %uamampampa principal reser#orio de as en el 6ubandino con una arenisca de muy baja porosidad de =M y
FIG.7. C&(#" "&8$5& "'*"49#$5& ," POZO ITU-X1 A
TABLA 1: CONDICIONES TCNICAS DE LA FORMACIÓN
0.
CONFIGURACIÓN MECÁNICA DEL POZO
0.1.
ARREGLO ACTUAL
C;"(<': • • • • • •
=(R (=m! 18 &/8R 1'm! 1<
FIG.&. A""eglo del 'ozo ITU-X1A
0.2.
IDENTIFICACIÓN DE PERDIDAS DE PRESIÓN
.a prdida total de presi$n en el sistema es iual a la sumatoria de ca"das de presi$n parciales entre el punto inicial y el final+
Fig.(. )s*$ema de las Ca+das de p"esi,n en cada p$nto o nodo
0.0.
DETERMINACIÓN DE LA UBICACIÓN DEL NODO
A+9$'$' ," S$'#"4 N&,& "+ C"/ ," P&/& 4on la ubicaci$n del nodo de soluci$n en la cabeza del pozo Onodo &P) la l"nea de flujo *orizontal estC aislada facilitando el anClisis de cambio de diCmetro de la misma y de la ca"da de presi$n en la l"nea o conducto! el sistema total es di#idido en dos componentes) constituyendo el separador y la l"nea de flujo *orizontal como un componente) y el reser#orio mCs la sarta de tuber"a #ertical como un seundo componente!
E 3($4"( 5&43&+"+#": .a l"nea de flujo empieza con la presi$n de separaci$n incrementCndose) la presi$n en la l"nea de acuerdo a la prdida de presi$n debido a los
efectos de fricci$n y aceleraci$n) determinCndose la presi$n final en cabeza de pozo para mo#er el caudal asumido!
E '"*+,& 5&43&+"+#" ," '$'#"4: .a l"nea de flujo empieza con la presi$n de reser#orio) la cual #a disminuyendo de acuerdo a las restricciones encontradas) primeramente) se debe descontar la prdida de presi$n obtenida en las perforaciones en el caso ue el pozo est completado) lueo se descuenta la prdida de presi$n por ele#aci$n) fricci$n y aceleraci$n obtenida en la tuber"a #ertical encontrando la presi$n en cabeza para cada caudal asumido! .a presi$n del nodo para este caso estC dada por+ 6alida OutfloKP de nodo+
Entrada OInfloKP al nodo+
6e toma como nodo soluci$n en la cabeza de pozoD la #entaja resulta aislar la l"nea de flujo) facilitando obser#ar el efecto del cambio de esta en la tasas de flujo! Tambin es posible comparar el comportamiento de las tasas para #ariar las combinaciones de sartas de producci$n y l"neas de flujo
=. APLICACIÓN DE ANÁLISIS NODAL El anClisis nodal se define como la sementaci$n de un sistema de producci$n en puntos o nodos) donde se producen cambios de presi$n! El anClisis nodal es presentado para e#aluar efecti#amente un sistema completo de producci$n) considerando todos los compontes del sistema comenzando por la presi$n de reser#orio r y terminando en el separador) incluyendo el flujo a tra#s del medio poroso) flujo a tra#s de las perforaciones de terminaci$n) flujo a tra#s de la tuber"a de producci$n con posibles restricciones de fondo) flujo por la l"nea *orizontal pasando a tra#s del estranulador en superficie *acia el separador! El objeti#o principal del anClisis nodal) es el de dianosticar el comportamiento de un pozo) optimizando la producci$n) #ariando los distintos componentes manejables del
sistema para un mejor rendimiento econ$mico! ara ue ocurra el flujo de fluidos en un sistema de producci$n) es necesario ue la ener"a en los fluidos del reser#orio sea capas de superar las prdidas de cara en los di#ersos componentes del sistema! .os fluidos tienen ue ir desde el reser#orio *acia los separadores en superficie) pasando por las tuber"as de producci$n) euipos superficiales en cabeza de pozo y las l"neas de recolecci$n! .a Biura =!1 muestra un sistema de producci$n simple) con tres fases+ 1P Blujo a tra#s del medio poroso! =P Blujo a tra#s de la tuber"a #ertical o direccional!
A+9$'$' ," '$'#"4 ," 3(&,*55$8+..a optimizaci$n de la producci$n en pozos de as y petr$leo para un 6istema de roducci$n llamado tambin AnClisis 3odal) tiene como objeti#o el mejorar las tcnicas de terminaci$n) producci$n y rendimiento para muc*os pozos! Este tipo de anClisis fue propuesto por 2ilbert en 19&) discutido por 3ind en 19( y ,roKn en 19'8! El AnClisis 3odal) es el procedimiento de anClisis ue reuiere un sistema! rimero) la colocaci$n de los nodos) ue se pueden encontrar en diferentes partes del pozo! 6eundo) la eneraci$n del rCfico nodal) presi$n en el nodo #ersus el caudal como una *erramienta #isual para determinar los parCmetros dominantes del pozo! Estas cur#as eneradas independientemente para cada semento) son interceptadas en un punto ue indica la capacidad producti#a del sistema para un caso particular de componentes! O#er Biura =!=P! El anClisis de esta fiura muestra ue la cur#a de flujo de entrada OinfloKP representa las presiones Oauas arribaP del nodo y la cur#a de flujo de salida OoutfloKP representa las presiones Oauas abajoP del nodo!
N&,& Un nodo es el punto donde eGiste un cambio en el rimen o direcci$n de flujo! .os cuales se pueden di#idir en nodo 4omHn y nodo Bijo!
N&,& F$!& 6on los puntos terminales e inicial del sistema de producci$n) donde no eGiste una ca"da de resi$n!
N&,& C&4>+ Este es el nombre ue recibe una secci$n determinada de un sistema de producci$n donde se produce una ca"da de presi$n) las ca"das de presi$n estCn eGpresadas por ecuaciones f"sicas o matemCticas ue relacionan la presi$n y caudal! Todos los componentes auas arriba del nodo) comprenden la secci$n de flujo de entrada OinfloKP) en cuanto a la secci$n de flujo de salida OoutfloKP arupa todos los componentes auas abajo! Es importante notar ue para cada restricci$n localizada en el sistema) el cClculo de la ca"da de presi$n a tra#s del nodo) como una funci$n del caudal) estC representado por la misma ecuaci$n eneral+
Una #ez el nodo es seleccionado) se realiza un balance de presiones ue representan al nodo+
Estas relaciones deben cumplir los siuientes reuisitos+ 1P El caudal ue inresa al nodo debe ser iual al de salida! =P 6olamente eGiste una presi$n en el nodo!
=.1.
PRUEBA DE PRESIÓN APLICADA
El contenido de as en el reser#orio de la formaci$n %uamampampa *a demostrado tener una buena producti#idad #erificada por dos pruebas de tipo >6T en aujero abierto las cuales dieron los siuientes resultados+
DST-1A ?O6@ ?T 2@ Bec*a+ 1 al 1 de julio de 1999 Bormaci$n %uamampampa Tramo probado+ &199-&&m :>D %: 1 y = TAA2. /es$men "es$ltados p"$e0a !ST-1A pozo ITU-X1A
DST-2A ?O6@ ?T 0@ Bec*a+ 18 de julio al & de aosto de 1999 Bormaciones %uamampampa e Icla Tramo probado+ &&-&'((m :>D %:< e Icla :edio! TAA 3. /es$men "es$ltados p"$e0a !ST-2A pozo ITU-X1A
=.2.
ESTIMACIÓN DEL CAUDAL MÁXIMO
=.0.
MODIFICACIONES EN EL SISTEMA
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El objeti#o principal del anClisis nodal) es el de dianosticar el comportamiento de un pozo) optimizando la producci$n) #ariando los distintos componentes manejables del sistema para un mejor rendimiento econ$mico! El anClisis nodal se *a usado por muc*os aLos para e#aluar la funcionalidad de sistemas compuestos o arrelos de componentes! 4ircuitos elctricos) red de tuber"a complejas y sistema de bombeo centrifuo) todos ellos *an sido analizados usando el mtodo de anClisis nodal!
RECOMENDACIONES Al tomar en nodo en la cabeza del pozo tiene la #entaja ue nos permite aislar la l"nea de flujo) facilitando obser#ar el efecto del cambio de esta en la tasas de flujo! Tambin es posible comparar el comportamiento de las tasas para #ariar las combinaciones de sartas de producci$n y l"neas de flujo
