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Producción 1 (clase 4)

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Introduccion al analisis nodal

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  • 1. Producción 1Análisis de Fluidos Producidos en el Hoyo y Análisis Nodal
  • 2. IntroducciónSISTEMA DE PRODUCCIÓN DP Línea de Flujo Petróleo+ Agua Separador Tub. de Prod.DP Tub. de Prod. Yacimiento re rw DPyac.
  • 3. IntroducciónCARATERIZACION TERMODINAMICA DE LOS FLUIDOS EN EL MEDIO POROSO• Comportamiento Monofásico de Yacimientos de petróleos Pest Pwf P T
  • 4. IntroducciónCARATERIZACION TERMODINAMICA DE LOS FLUIDOS EN EL MEDIO POROSO• Comportamiento Bifásico de Yacimientos de Petróleos Pest P Pest Pwf Pwf T
  • 5. IntroducciónCARATERIZACION TERMODINAMICA DE LOS FLUIDOS EN EL MEDIO POROSO• Comportamiento Monofásico -Bifásico de Yacimientos de petróleos Pest P Pwf T
  • 6. Producción 1Análisis de los Fluidos Producidos
  • 7. Análisis de Fluidos ProducidosDefiniciónConjunto de pruebas que se hacen en el laboratorio para determinar laspropiedades de los fluidos en un yacimiento petrolífero , las cualespermitirán evaluar su comportamiento de producción durante las diferentesetapas de recobro a las que es sometido el yacimiento.¿Cuándo se debe tomar las muestras? Las muestras deben ser tomadas en los primeros días de producciónantes de que ocurra una significativa caída de la presión del yacimiento,o al menos cuando la presión sea mayor o igual a la de burbujeo de lamezcla de hidrocarburos original. Una vez que la presión haya declinadopor debajo de la presión de burbujeo, ya no es posible conseguirmuestras que representen el fluido original del yacimiento.
  • 8. Análisis de Fluidos ProducidosSelección de los pozos para realizar el muestreo• Debe tener un alto índice de productividad, de tal manera que la presión alrededor del pozo sea la más alta posible.• Debe ser un pozo nuevo y presentar poca información de líquido en el fondo.• Debe producir con bajo corte de agua.• La producción del pozo debe ser estable.• La RGP y la gravedad API del petróleo producido por el pozo de prueba deben ser representativas de varios pozos.• El pozo preferiblemente debe estar bajo producción natural.- Se debe evitar el muestreo de pozos cercanos a los contactos gas-petróleo o agua-petróleo. Si no se puede evitar esto, se debe escoger un pozo donde la columna de petróleo tenga un gran espesor de tal manera que se pueda producir selectivamente la zona del petróleo.
  • 9. Análisis de Fluidos ProducidosAportes de un análisis PVT Los análisis PVT aportan diferentes datos del pozo, entre ellos podemosdestacar: 1.- Datos de formación, del pozo y del muestreo. 2.- La composición del crudo y sus propiedades. 3.- Prueba de liberación diferencial. 4.- Pruebas de expansión a composición constante (liberación flash). 5.- Prueba de separadores. 6.- La viscosidad del crudo en función de la presión.
  • 10. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones Numéricas PVTCuando no se cuenta con información experimental o las muestras de laspruebas no son confiables, es necesario determinar las propiedades de losfluidos mediante correlaciones empíricas. Estas correlaciones sondesarrolladas a partir de datos del laboratorio o de campo, y sonpresentadas en forma de ecuaciones numéricas. Existe una gran variedadde correlaciones, obtenidas de estudios realizados a diferentes tipos decrudos; por lo tanto el uso de cualquiera de éstas debe ser sustentado conargumentos sólidos de producción que adopte el modelo seleccionado.
  • 11. Análisis de Fluidos Producidos Correlaciones para Sistemas de Petróleo • Presión del punto de burbujaEs la presión a la cual la primer burbuja de gas comienza a liberarse del petróleo.La presión del punto de burbuja se determina en función de:o Temperaturao Gravedad específica del gas, gg.o Gravedad API del petróleo .o La Solubilidad del gas en el crudo a la Pb, Rsb.
  • 12. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelación de Standing: Es la más usada para la determinación delpunto de Burbujeo para una amplio rango de tipos de crudos.
  • 13. Análisis de Fluidos ProducidosRelación gas disuelto o en solución en el petróleo (Rs)Es el volumen de gas, a condiciones de superficie (generalmente PCN),que se disuelve a condiciones de yacimiento, en una unidad volumétrica depetróleo a condiciones de superficie (generalmente BN). Comportamiento típico del Rs del Petróleo (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 14. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelación de Standing: Es la más usada para la determinación de laSolubilidad de gas para una amplio rango de tipos de crudos.
  • 15. Análisis de Fluidos ProducidosFactor volumétrico del petróleo (bo)Es el volumen de liquido a condiciones de yacimiento requerido paraproducir un volumen unitario de petróleo a condiciones normales. Comportamiento típico del bo del Petróleo (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 16. Análisis de Fluidos ProducidosPara Crudo Saturado: P<=PbCorrelación de Standing: Es la más usada para la determinación delFactor Volumétrico para una amplio rango de tipos de crudos.
  • 17. Análisis de Fluidos ProducidosPara Crudo Sub-Saturado: P>PbLa comprensibilidad del Petróleo Viene dado por la Siguiente Expresión:
  • 18. Análisis de Fluidos ProducidosComprensibilidad del petróleo (co)En general, la compresibilidad isotérmica se define como el cambiofraccional en volumen cuando la presión es cambiada a un temperaturaconstante, viene dada por:Para un crudo subsaturado, puede definirse de la siguiente manera:
  • 19. Análisis de Fluidos ProducidosComprensibilidad del petróleo (co) Comportamiento típico del co del Petróleo sub-saturado (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 20. Análisis de Fluidos ProducidosPara Crudo Sub-Saturado: P>PbCorrelación de Vazquez y Beggs: Es la más usada para ladeterminación de la compresibilidad de petróleo para una amplio rango detipos de crudos.
  • 21. Análisis de Fluidos ProducidosViscosidad del petróleo (mo)Es el parámetro que mide la fricción interna o la resistencia que ofrece elpetróleo a fluir. Comportamiento de la viscosidad del petróleo (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 22. Análisis de Fluidos ProducidosLa viscosidad de crudo Muerto (mod):Correlación de Beggs y Robinson: Es una de las mas usada para ladeterminación del la viscosidad del crudo muerto para una amplio rangode tipos de crudos. Viene dada por:
  • 23. Análisis de Fluidos ProducidosLa viscosidad de crudo vivo (mo): P<=PbCorrelación de Beggs y Robinson: Es una de las mas usada para la determinacióndel la viscosidad del crudo vivo para una amplio rango de tipos de crudos. Vienedada por:
  • 24. Análisis de Fluidos ProducidosLa viscosidad de crudo sub -saturado (mo): P>PbCorrelación de Vazquez y Beggs: Es una de las mas usada para ladeterminación del la viscosidad del crudo sub-saturado para una ampliorango de tipos de crudos. Viene dada por:
  • 25. Análisis de Fluidos ProducidosDensidad de petroleo (ro)Es definida como la cantidad de masa por unidad de volumen de unamuestra de crudo.Densidad de crudo vivo (ro): P<=Pb
  • 26. Análisis de Fluidos ProducidosDensidad de petroleo (ro)Densidad de crudo Sub-saturado (ro): P>Pb
  • 27. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas • Gravedad EspecificaSe define como la razón de la densidad del gas a la densidad delaire, ambas medidas a las mismas condiciones de presión y temperatura.Viene dado por la siguiente expresión:Si no se conoce el peso Molecular del gas, pero es conocida lasfracciones molares de cada uno de los componentes, entonces este puedese estimado por:
  • 28. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas• Temperatura y Presión PseudocriticaSe define como las condiciones criticas promedio de la mezcla de gases yvienen dados por:Regla de Kay:
  • 29. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas• Temperatura y Presión PseudocriticaCorrelación de Sutton:Gas Natural:Gas Condensado:
  • 30. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas• Temperatura y Presión Pseudocritica del Componente C7+Correlación de Mathews, Roland y Katz:
  • 31. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas • Teorema de Estados CorrespondientesConsidera que todos los fluidos exhiben de mismo comportamiento sus depropiedades bajo condiciones reducidas, en el caso de los gases, exhibenel mismo comportamiento de su factor de compresibilidad z, lascondiciones reducidas en el gas natural vienen dadas por:
  • 32. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas • Factor de Comprensibilidad del Gas (z)Es un factor de corrección de la ecuación de gases ideales para quereproduzca las condiciones que se observan en un gas a altas presiones ytemperaturas, es decir a condiciones no ideales. Viene dada por lasiguiente expresión: Efecto de la Temp, y Composición en z (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 33. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas• Factor de Comprensibilidad del Gas (z)Correlación de Standing y Katz: Gráfico de Standing y Katz de z (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 34. Análisis de Fluidos ProducidosCorrelaciones para Sistemas de Gas• Factor de Comprensibilidad del Gas (z)Correlación de Beggs y Brill:
  • 35. Análisis de Fluidos ProducidosFactor volumétrico del gas (bg)Es el volumen de gas a condiciones de yacimiento requerido paraproducir una unidad volumétrica de gas a condiciones normales desuperficie. Viene dado por la siguiente expresión: Comportamiento Típico de bg y Eg (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 36. Análisis de Fluidos ProducidosCompresiblidad del gas (cg)En general, la compresibilidad isotérmica se define como el cambiofraccional en volumen del gas cuando la presión es cambiada a untemperatura constante, viene dada por:En caso de un gas ideal: Comportamiento Típico de cg (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 37. Análisis de Fluidos ProducidosViscosidad del gas (mg)Es el parámetro que mide la fricción interna o la resistencia que ofrece elgas a fluir. Comportamiento típico de la viscosidad del gas. (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 38. Análisis de Fluidos ProducidosLa viscosidad de Gas (mg):Correlación de Lee ,González y Eakin: Midieron experimentalmente laviscosidad de 4 gases naturales con impurezas (CO2 y N2), en un rangode presiones de 100 a 8000 lpca y temperaturas de 100 hasta 340 ºF:
  • 39. Análisis de Fluidos ProducidosFactor volumétrico total o bifásico (bt)Es el volumen total del sistema dividido entre el volumen de petróleo acondiciones de tanque Comportamiento de la Bt (fuente: Correlaciones Numéricas PVT-Carlos Banzer)
  • 40. Análisis de Fluidos Producidos Ejercicios
  • 41. Análisis de Fluidos ProducidosEJERCICIO # 1Estimar la presión de burbuja de un crudo de densidad 61 lb/gal, que seencuentra en un yacimiento que tiene una temperatura de 250 ºF, quepresenta una Razón de Gas Disuelto en el Petróleo de 60 pcn /bnEJERCICIO # 2Dada la siguiente composición :Determinar:Mg, gg ,Tsr , Psr , z. a 2000 psia y 180 F.
  • 42. Análisis de Fluidos ProducidosEJERCICIO # 3Se tiene un yacimiento, que presenta las siguientes condiciones: Pb = 2500 lpc RGP = 200 pcn/bn API = 35 º Bo = 1,15 by/bn Determine: 1. Densidad del petróleo si P = 2000 lpca 2. Densidad del Petróleo si P = 1500 lpca
  • 43. Producción 1 Análisis Nodal
  • 44. Análisis NodalLas compañías productoras de petróleo y gas realizan continuamentegrandes esfuerzos por mejorar sus resultados financieros. Estosesfuerzos están dirigidos a mediano y largo plazo a maximizar el factorde recobro de los yacimientos y a corto plazo a acelerar el recobro de lasreservas recuperables, la primera es una meta de años para el equipomultidisciplinario de personas que laboran en la Optimización Integradadel Yacimiento, la segunda es el día a día del equipo multidisciplinario depersonas que laboran en la Optimización Total del Sistema deProducción.
  • 45. Análisis NodalUna de las técnicas mas utilizadas para optimizar sistemas deproducción, dada su comprobada efectividad y confiabilidad a nivelmundial, es el Análisis Nodal; con la aplicación de esta técnica se adecuala infraestructura tanto de superficie como de subsuelo, para reflejar enel tanque el verdadero potencial de producción de los pozos asociados alos yacimientos del sistema total de producción.En otras palabras, se logra cerrar la brecha existente entre la producciónreal de los pozos y la producción que debería exhibir de acuerdo a supotencial real de producción. El Análisis Nodal básicamente consiste endetectar restricciones al flujo y cuantificar su impacto sobre la capacidadde producción total del sistema.
  • 46. Análisis Nodal Métodos de Producción• Flujo Natural• Levantamiento Artificial  Levantamiento Artificial por Gas (LAG)  Bombeo Mecánico (BM)  Bombeo Electro sumergible (BES)  Bombeo de Cavidad Progresiva (BCP)  Bombeo Hidráulico (BH)
  • 47. Análisis Nodal Flujo NaturalSe dice que un pozofluye por flujo natural,cuando la energía delyacimiento es suficientepara levantar los barrilesde fluido desde el fondodel pozo hasta laestación de flujo en lasuperficie.
  • 48. Análisis Nodal Proceso de Producción Proceso de transporte de los fluidos desde el radio externo de drenaje en el yacimiento hasta el separador.Pws: Presión estática del Yac.Pwfs : Presión de fondo fluyentea nivel de la cara de la arena.Pwf: Presión de fondo fluyente.Pwh: Presión del cabezal delpozo.Psep: Presión del separador enla estación de flujo.
  • 49. Análisis Nodal Recorrido de los Fluidos en el sistema1. Transporte en el yacimiento2. Transporte en las perforaciones3. Transporte en el pozo4. Transporte en la línea de flujo superficial5. Llegada al Separador
  • 50. Análisis Nodal Capacidad de Producción del SistemaLa capacidad de producción del sistema responde a un balance entre la capacidad deaporte de energía del yacimiento y la demanda de la instalación para transportar los fluidoshasta la superficie. Pws – Psep = ∆Py + ∆Pc + ∆Pp + ∆Pl Donde: ∆Py = Pws – Pwfs = Caída de presión en el yacimiento, (IPR). ∆Pc = Pwfs- Pwf = Caída de presión en la completación, (Jones, Blount & Glaze). ∆Pp = Pwf-Pwh = Caída de presión en el pozo. (FMT vertical). ∆Pl = Pwh – Psep = Caída de presión en la línea de flujo. (FMT horizontal)
  • 51. Análisis Nodal Capacidad de Producción del SistemaPara realizar el balance de energía en el nodo se asumenconvenientemente varias tasas de flujo y para cada una deellas, se determina la presión con la cual el yacimiento entregadicho caudal de flujo al nodo, y la presión requerida en lasalida del nodo para transportar y entregar dicho caudal en elseparador con una presión remanente igual a Psep.
  • 52. Análisis Nodal Capacidad de Producción del SistemaPor Ejemplo, si el nodo está en el fondo del pozo:Presión de llegada al nodo: Pwf (oferta) = Pws - ∆Py – ∆PcPresión de salida del nodo: Pwf (demanda)= Psep + ∆Pl + ∆Pp
  • 53. Análisis Nodal Capacidad de Producción del SistemaEn cambio, si el nodo esta en el cabezal del pozo:Presión de llegada al nodo: Pwh (oferta) = Pws – ∆py – ∆pc - ∆PpPresión de salida del nodo: Pwh (demanda) = Psep + ∆Pl
  • 54. Análisis Nodal Curvas de Ofertas y Demandas de energía en el fondo del pozoSi se elige el fondo del pozo como el nodo, la curva de oferta es laIPR (“Inflow Performance Relationships”) y la de demanda es la VLP(“Vertical Lift Performance”) .
  • 55. Análisis NodalCurvas de Ofertas y Demandas de energía en el fondo del pozoSi se elige el fondo del pozo como el nodo, la representación gráfica de lapresión de llegada de los fluidos al nodo en función del caudal o tasa deproducción se denomina «curva de oferta» ó «IPR» (“Inflow PerformanceRelationships”) y la representación gráfica de la presión requerida a la salidadel nodo en función del caudal de producción se denomina «Curva dedemanda» ó «VLP» (“Vertical Lift Performance”) .
  • 56. Análisis NodalCurvas de Ofertas y Demandas de energía en el fondo del pozo¿Como realizar el balance de energía?• GráficamenteLa intersección de las dos curvas• NuméricamenteSe asumen varias tasas de producción y se calcula la presión de oferta ydemanda en el respectivo nodo hasta que ambas presiones se igualen.