analisis nodal informe final

7/25/2019 Analisis Nodal Informe Final

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ANALISIS NODAL EN SISTEMAS DE PRODUCCION

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CONTENIDO

OBJETIVO GENERAL 3

OBJETIVOS ESPECFICOS. 3

INTRODUCCIN 4

DESARROLLO.. 5

SISTEMA DE PRODUCCIN 6

EL SISTEMA DE PRODUCCIN Y SUS COMPONENTES. 6

PROCESO DE PRODUCCIN 7

Recorrido de los fluidos en el sistema. 7

Transporte en el yacimiento.. 7

Transporte en las perforaciones 8

Transporte en el pozo 8

Transporte en la lnea de flujo superficial. 8

CAPACIDAD DE PRODUCCIN DEL SISTEMA.. 9

CURVAS DE OFERTA Y DEMANDA DE ENERGA EN EL FONDO DEL POZO:

CURVAS VLP / IP. 11

Cmo realizar el balance de energa?. 11

Optimizacin Global del Sistema. 13

Mtodos de produccin: Flujo Natural y Levantamiento Artificial. 14

NODOS. 17

NODO FIJO... 17

NODO COMN... 17

ELEMENTOS USADOS EN EL SISTEMA DEL ANLISIS NODAL 18

UBICACIN DE LOS NODOS COMPONENTES.. 18


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COMPONENTES QUE INTERVIENEN EN EL ANLISIS NODAL.. 20

SEPARADOR... 20

LNEA DE FLUJO HORIZONTAL.. 20

LNEA DE FLUJO VERTICAL. 20

CHOQUE SUPERFICIAL. 21

CABEZA DE POZO.. 21

VLVULA DE SEGURIDAD.. 21

CHOQUE DE FONDO. 21

PRESIN FLUYENTE.. 21

COMPLETACIN O PERFORACIONES EN EL FONDO. 21

PRESIN CONSTANTE... 22

ANLISIS DEL SISTEMA EN EL FONDO DE POZO.. 22

OPTIMIZACIN DE LA TUBERA DE PRODUCCIN.. 24

EFECTO DE AGOTAMIENTO DEL RESERVORIO.. 25

ANLISIS DEL SISTEMA NODO EN CABEZA DE POZO.. 26

ANLISIS DEL SISTEMA EN EL SEPARADOR. 28

CONCLUSIN.... 29

RECOMENDACIN. 30

BIBLIOGRAFA.. 31


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OBJETIVO GENERAL

El objetivo principal de este trabajo es entender la tcnica del Anlisis Nodal,y de esta manera aplicarlo en la produccin de pozos para un mejor

rendimiento tcnico y econmico.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Conocer todo el sistema de produccin y sus componentes.

Analizar las curvas de oferta y demanda de energa.

Optimizar el sistema de produccin a la tasa de flujo que haga resultar el

proceso ms econmico.

Conocer la clasificacin de los nodos y su ubicacin correcta dentro del sistema

de produccin.

Evaluar cada componente del sistema de produccin para identificar cuales

estn originando restricciones del flujo innecesariamente.

Determinar las condiciones de flujo bajo las que el pozo podra dejar deproducir.


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INTRODUCCIN

El anlisis nodal es utilizado ampliamente en muchos campos hoy da, su aplicacin a

sistemas de produccin de pozos de petrleo y gas permite optimizar su produccindeterminando ciertas condiciones de operacin.

Todo pozo productor es perforado y completado con el fin de conducir petrleo o gas

desde su ubicacin original en el yacimiento hasta los tanques de almacenamiento o lneas de

venta segn sea el caso. Transportar estos fluidos requiere energa para superar las perdidas por

friccin a travs del sistema de produccin y lograr llevarlos hasta la superficie. Los fluidos deben

desplazarse a travs del yacimiento y el sistema de tuberas y por ltimo entrar a un separador

para lograr la separacin gas-liquido. El sistema de produccin puede ser relativamente simple o

puede incluir muchos componentes en los cuales tienen lugar prdidas de presin. Teniendo en

cuenta lo anterior, el completamiento de pozos de petrleo y gas resulta determinante para lastasas de produccin; el caudal que puede producirse es una funcin directa del diseo de los

sistemas de produccin; cuando este diseo se considere ineficiente, se deben concentrar

esfuerzos en trabajos de optimizacin y reacondicionamiento, y es aqu donde entra en escena

el anlisis nodal como una herramienta de optimizacin.

El anlisis nodal es un proceso metodolgico, que consiste en la evaluacin de los sistemas

de produccin y el estudio del comportamiento del sistema pozo-formacin, analizando la

respuesta de estos sistemas a cualquier variacin intencional en las variables operacionales

involucradas en el proceso de produccin. Al comparar la configuracin original y las alternativas,

unas con otras, se determinan las condiciones de operacin ms ptimas para continuar la

produccin.


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DESARROLLO

El anlisis nodal se define como la segmentacin de un sistema de produccin en puntos

o nodos, donde se producen cambios de presin. Los nodos estn definidos por diferentesecuaciones o correlaciones.

El anlisis nodal es presentado para evaluar efectivamente un sistema completo de

produccin, considerando todos los componentes del sistema comenzando por la presin de

reservorio Pr y terminando en el separador, incluyendo el flujo a travs del medio poroso, flujo

a travs de las perforaciones de terminacin, flujo a travs de la tubera de produccin con

posibles restricciones de fondo, flujo por la lnea horizontal pasando a travs del estrangulador

en superficie hacia el separador.

El objetivo principal del anlisis nodal, es el de diagnosticar el comportamiento de un

pozo, optimizando la produccin, variando los distintos componentes manejables del sistema

para un mejor rendimiento econmico.

Para que ocurra el flujo de fluidos en un sistema de produccin, es necesario que la

energa de los fluidos en el reservorio sea capaz de superar las prdidas de carga en los diversos

componentes del sistema. Los fluidos tienen que ir desde el reservorio hacia los separadores en

superficie, pasando por las tuberas de produccin, equipos superficiales en cabeza de pozo y las

lneas de surgencia.

La Figura 1.1 muestra todos los componentes del sistema en los cuales ocurren las prdidas de

presin, que va desde el reservorio hacia el separador.


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SISTEMA DE PRODUCCIN

EL SISTEMA DE PRODUCCIN Y SUS COMPONENTES

El sistema de produccin est formado por el yacimiento, la completacin, el pozo

y las lneas de flujo en la superficie. El yacimiento es una o varias unidades de flujo del

subsuelo creadas e interconectadas por la naturaleza, mientras que la completacin

(perforaciones o caoneo), el pozo y las facilidades de superficie es infraestructura

construida por el hombre para la extraccin, control, medicin, tratamiento y transporte

de los fluidos hidrocarburos extrados de los yacimientos.


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PROCESO DE PRODUCCIN

El proceso de produccin en un pozo de petrleo, comprende el recorrido de los

fluidos desde el radio externo de drenaje en el yacimiento hasta el separador de

produccin en la estacin de flujo. En la figura se muestra el sistema completo con cuatro

componentes claramente identificados: Yacimiento, Completacin, Pozo, y Lnea de FlujoSuperficial.

Existe una presin de partida de los fluidos en dicho proceso que es la presin

esttica del yacimiento, Pws, y una presin final o de entrega que es la presin del

separador en la estacin de flujo, Psep.

Recorrido de los fluidos en el sistema

Transporte en el yacimiento: El movimiento de los fluidos comienza en el

yacimiento a una distancia r del pozo donde la presin Pws, viaja a travs del

medio poroso hasta llegar a la cara de la arena o radio del hoyo, rw, donde la

presin es Pwfs. En este mdulo el fluido pierde energa en la medida que el medio

sea de baja capacidad de flujo (Ko.h), presente restricciones en la cercanas del

hoyo (dao, S) y el fluido ofrezca resistencia al flujo (o). Mientras ms grande sea

el hoyo mayor ser el rea de comunicacin entre el yacimiento y el pozo

aumentando el ndice de productividad del pozo. La perforacin de pozos

horizontales aumenta sustancialmente el ndice de productividad del pozo.


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Transporte en las perforaciones: Los fluidos aportados por el yacimiento

atraviesan la completacin que puede ser un revestidor de produccin cementado

y perforado, normalmente utilizado en formaciones consolidadas, o un empaque

con grava, normalmente utilizado en formaciones poco consolidadas para el

control de arena. En el primer caso la prdida de energa se debe a lasobrecompactacin o trituracin de la zona alrededor del tnel perforado y a la

longitud de penetracin de la perforacin; en el segundo caso la perdida de

energa se debe a la poca rea expuesta a flujo. Al atravesar la completacin los

fluidos entran al fondo del pozo con una presin Pwf.

Transporte en el pozo: Ya dentro del pozo los fluidos ascienden a travs de la

tubera de produccin venciendo la fuerza de gravedad y la friccin con las paredes

internas de la tubera. Llegan al cabezal del pozo con una presin Pwh.

Transporte en la lnea de flujo superficial: Al salir del pozo si existe un reductor de

flujo en el cabezal ocurre una cada brusca de presin que depender fuertemente

del dimetro del orificio del reductor, a la descarga del reductor la presin es la

presin de la lnea de flujo, Plf, luego atraviesa la lnea de flujo superficial llegando

al separador en la estacin de flujo, con una presin igual a la presin del

separador Psep, donde se separa la mayor parte del gas del petrleo.

En las siguientes figuras se presentan los componentes del sistema de una

manera ms detallada as como el perfil de presin en cada uno de ellos.


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La prdida de energa en forma de presin a travs de cada componente,

depende de las caractersticas de los fluidos producidos y, especialmente, delcaudal de flujo transportado en el componente.

CAPACIDAD DE PRODUCCIN DEL SISTEMA

La prdida de energa en forma de presin a travs de cada componente, depende

de las caractersticas de los fluidos producidos y, especialmente, del caudal de flujo

transportado, de tal manera que la capacidad de produccin del sistema responde a un

balance entre la capacidad de aporte de energa del yacimiento y la demanda de energa

de la instalacin para transportar los fluidos hasta la superficie.La suma de las prdidas de energa en forma de presin de cada componente es

igual a la prdida total, es decir, a la diferencia entre la presin de partida, Pws, y la

presin final, Psep:

PwsPsep =Py + Pc + Pp + Pl

Donde:

Py = Pws Pwfs = Cada de presin en el yacimiento, (IPR).

Pc = Pwfs- Pwf = Cada de presin en la completacin, (Jones, Blount &

Glaze).

Pp = Pwf-Pwh = Cada de presin en el pozo. (FMT vertical).

Pl = Pwh Psep = Cada de presin en la lnea de flujo. (FMT horizontal)

Tradicionalmente el balance de energa se realiza en el fondo del pozo, pero la

disponibilidad actual de simuladores del proceso de produccin permite establecer dicho


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balance en otros puntos (nodos) de la trayectoria del proceso de produccin: cabezal del

pozo, separador, etc.

Para realizar el balance de energa en el nodo se asumen convenientemente varias

tasas de flujo y para cada una de ellas, se determina la presin con la cual el yacimiento

entrega dicho caudal de flujo al nodo, y la presin requerida en la salida del nodo paratransportar y entregar dicho caudal en el separador con una presin remanente igual a

Psep.

Por ejemplo, s el nodo est en el fondo del pozo:

Presin de llegada al nodo: Pwf (oferta) = Pws - Py Pc

Presin de salida del nodo: Pwf (demanda)= Psep + Pl + Pp

En cambio, si el nodo est en el cabezal del pozo:

Presin de llegada al nodo: Pwh (oferta) = Pwspy pc - Pp

Presin de salida del nodo: Pwh (demanda) = Psep + Pl


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CURVAS DE OFERTA Y DEMANDA DE ENERGA EN EL FONDO DEL POZO: CURVAS VLP / IPR

La representacin grfica de la presin de llegada de los fluidos al nodo en funcin

del caudal o tasa de produccin se denomina Curva de Oferta de energa del yacimiento

(Inflow Curve), y la representacin grfica de la presin requerida a la salida del nodo en

funcin del caudal de produccin se denomina Curva de Demanda de energa de lainstalacin (Outflow Curve). Si se elige el fondo del pozo como el nodo, la curva de oferta

es la IPR (Inflow Performance Relationships) y la de demanda es la VLP (Vertical Lift

Performance)

Cmo realizar el balance de energa?

El balance de energa entre la oferta y la demanda puede obtenerse

numrica o grficamente.

Para realizarlo numricamente consiste en asumir varias tasas de

produccin y calcular la presin de oferta y demanda en el respectivo nodo hasta

que ambas presiones se igualen, el ensayo y error es necesario ya que no se puede

resolver analticamente por la complejidad de las formulas involucradas en el

clculo de las Psen funcin del caudal de produccin.


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Donde:

qo= Tasa de produccin, bbpd.o= Viscosidad, cpsBo= Factor volumtrico del petrleo, by/bn.re= Radio de drenaje, pies.rw= Radio del pozo, pies.S= Factor de dao, adim.Ko= Permeabilidad efectiva al petrleo, md.h= Espesor de arena neta petrolfera, pies.= Coeficiente de velocidad para flujo turbulento, 1/pie.o= Densidad del petrleo, lbm/pie3rp= Radio de la perforacin, pulg.rc= Radio de la zona triturada alrededor del tnel perforado, pulg.Lp= Longitud del tnel perforado, pies.Kp= Permeabilidad de la zona triturada, md.TPP= Densidad de tiro, tiros/pie.hp= Longitud del intervalo caoneado, pies.g= Aceleracin de la gravedad, 32,2 pie/seg2gc= Constante gravitacional, 32,2 pie/seg2. lbm/lbf.g/gc= Conversin de maas en fuerza, 1 lbf/lbm.

At= Area seccional de la tubera, pie2.Z=m= Densidad de la mezcla multifsica gas-petrleo, lbm/pie3= Angulo que forma la direccin de flujo con la horizontal.fm= Factor de friccin de Moody de la mezcla multifsica gas-petrleo,adim.Vm= Velocidad de la mezcla multifsica gas-petrleo,pie/seg.


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Para obtener grficamente la solucin, se dibujan ambas curvas en un

papel cartesiano y se obtiene el caudal donde se interceptan. La figura muestra el

procedimiento paso a paso:

Para obtener la curva de oferta en el fondo del pozo es necesario disponer

de un modelo matemtico que describa el comportamiento de afluencia de la

arena productora, ello permitir computar Py y adicionalmente se requiere un

modelo matemtico para estimar la cada de presin a travs del caoneo o

perforaciones (Pc) y para obtener la curva de demanda en el fondo del pozo es

necesario disponer de correlaciones de flujo multifsico en tuberas que permitan

predecir aceptablemente Pl y Pp.

Optimizacin Global del Sistema

Una de las principales aplicaciones de los simuladores del proceso de

produccin es optimizar globalmente el sistema lo cual consiste en eliminar o

minimizar las restricciones al flujo tanto en superficie como en el subsuelo, para

ello es necesario la realizacin de mltiples balances con diferentes valores de lasvariables ms importantes que intervienen en el proceso, para luego, cuantificar

el impacto que dicha variable tiene sobre la capacidad de produccin del sistema.


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La tcnica puede usarse para optimizar la completacin del pozo que an

no ha sido perforado, o en pozos que actualmente producen quizs en forma

ineficiente.

Para este anlisis de sensibilidad la seleccin de la posicin del nodo es

importante ya que a pesar de que la misma no modifica la capacidad deproduccin del sistema, si interviene en el tiempo de ejecucin del simulador. El

nodo debe colocarse justamente antes (extremo aguas arriba) o despus (extremo

aguas abajo) del componente donde se modifica la variable. Por ejemplo, si se

desea estudiar el efecto que tiene el dimetro de la lnea de flujo sobre la

produccin del pozo, es ms conveniente colocar el nodo en el cabezal o en el

separador que en el fondo del pozo.

La tcnica comercialmente recibe el nombre de Anlisis Nodal (Nodal

Systems AnalysisTM) y puede aplicarse para optimar pozos que producen por

flujo natural o por levantamiento artificial

Mtodos de produccin: Flujo Natural y Levantamiento Artificial

Cuando existe una tasa de produccin donde la energa con la cual el

yacimiento oferta los fluidos, en el nodo, es igual a la energa demandada por la

instalacin (separador y conjunto de tuberas: lnea y tubera de produccin) sin

necesidad de utilizar fuentes externas de energa en el pozo, se dice entonces que


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el pozo es capaz de producir por FLUJO NATURAL. A travs del tiempo, en

yacimientos con empuje hidrulico, los pozos comienzan a producir con altos

cortes de agua la columna de fluido se har ms pesada y el pozo podra dejar de

producir. Similarmente, en yacimientos volumtricos con empuje por gas en

solucin, la energa del yacimiento declinar en la medida en que no sereemplacen los fluidos extrados trayendo como consecuencia el cese de la

produccin por flujo natural.

Cuando cesa la produccin del pozo por flujo natural, se requiere el uso de

una fuente externa de energa para lograr conciliar la oferta con la demanda; la

utilizacin de esta fuente externa de energa en el pozo con fines de levantar los

fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador es lo que se denomina mtodo

de LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL.


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Entre los mtodos de Levantamiento Artificial de mayor aplicacin en la

Industria Petrolera se encuentran: el Levantamiento Artificial por Gas (L.A.G),

Bombeo Mecnico (B.M.C) por cabillas de succin, Bombeo Electro-Centrifugo

Sumergible (B.E.S), Bombeo de Cavidad Progresiva (B.C.P) y Bombeo Hidrulico

tipo Jet ( B.H.J).

El objetivo de los mtodos de Levantamiento Artificial es minimizar los

requerimientos de energa en la cara de la arena productora con el objeto de

maximizar el diferencial de presin a travs del yacimiento y provocar, de esta

manera, la mayor afluencia de fluidos sin que generen problemas de produccin:

migracin de finos, arenamiento, conificacin de agua gas, etc.


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NODOS

Un nodo es el punto donde existe un cambio en el rgimen o direccin de flujo. Los cuales

se pueden dividir en nodo Comn y nodo fijo.

NODO FIJO

Son los puntos terminales e inicial del sistema de produccin, donde no existe una

cada de Presin.

NODO COMN

Este es el nombre que recibe una seccin determinada de un sistema de

produccin donde se produce una cada de presin, las cadas de presin estn

expresadas por ecuaciones fsicas o matemticas que relacionan la presin y caudal.

Todos los componentes aguas arriba del nodo, comprenden la seccin de flujo de

entrada (inflow), en cuanto a la seccin de flujo de salida (outflow) agrupa todos loscomponentes aguas abajo. Es importante notar que para cada restriccin localizada en el

sistema, el clculo de la cada de presin a travs del nodo, como una funcin del caudal,

est representado por la misma ecuacin general:

=

Una vez el nodo es seleccionado, se realiza un balance de presiones que

representan al nodo:

Estas relaciones deben cumplir los siguientes requisitos:

1) El caudal que ingresa al nodo debe ser igual al de salida.

2) Solamente existe una presin en el nodo.


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ELEMENTOS USADOS EN EL SISTEMA DEL ANLISIS NODAL

Considerando las variadas configuraciones de pozos de un sistema de produccin, estos

elementos, tambin llamados componentes, pueden ser muchos debido a que existen sistemas

muy complejos de terminacin. Los ms comunes estn representados en la Figura 1.3.

UBICACIN DE LOS NODOS COMPONENTES

Observando la Figura 1.3, podemos determinar las posiciones de los nodos

componentes ms comunes, siendo estos modificados de acuerdo a necesidades y

requerimientos del sistema de produccin o polticas de produccin adoptadas.

Nodo Posicin Tipo

10 Lnea de Petrleo al Tanque Fijo

9 Lnea de venta de gas Fijo

8 Separador Fijo

7 Lnea de Flujo Horizontal Comn

6 Choque Superficial Comn

5 Cabeza de Pozo Fijo

4 Restricciones o choque de fondo Comn

3 Tubera Vertical o Inclinada Comn

2 Vlvula de Seguridad Comn

1 Presin fluyente de fondo Fijo


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COMPONENTES QUE INTERVIENEN EN EL ANLISIS NODAL

En funcin a la necesidad que se tiene de cada uno de los elementos que intervienen

como componente de un sistema de produccin, definiremos la funcionalidad de los ms

importantes.

SEPARADOR

En el proceso de separacin de petrleo y gas en los campos, no existe un criterio

nico para establecer las condiciones ms adecuadas de produccin ptima de los

equipos. El anlisis nodal TM, est orientado a obtener ciertos objetivos puntuales que

nos den condiciones de mxima eficiencia en el proceso de separacin; obteniendo de

esta manera:

Alta eficiencia en el proceso de separacin de gasPetrleo

Mayor incremento en los volmenes de produccin

Incremento en la recuperacin de lquido

Disminucin de costos por compresin

Estabilizacin de gas-condensado

LNEA DE FLUJO HORIZONTAL

Este componente, es el que comunica la cabeza del pozo con el separador y donde

el fluido presenta un comportamiento que obedece a las condiciones adoptadas para el

sistema de produccin de los pozos.

El tratamiento del componente para flujo horizontal, puede ser analizado usando

las diversas ecuaciones y correlaciones presentadas por investigadores que han estudiadola incidencia, que puede tener este componente, sobre el conjunto del sistema en su

interrelacin con los dems nodos.

LNEA DE FLUJO VERTICAL

Este componente es el que comunica el fondo del pozo con la superficie, donde el

fluido presenta un comportamiento que obedece a las condiciones de presin y

temperatura, que estn de acuerdo a la profundidad. En este componente existe la mayor

prdida de energa del sistema, que va desde el 20 al 50 % de acuerdo a la relacin gas /

condensado y corte de agua.


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CHOQUE SUPERFICIAL

Es el que controla la produccin del pozo con el cual se puede aumentar o

disminuir el caudal de produccin, siendo que en este componente se produce una

presin diferencial que puede ser calculada con una de las muchas ecuaciones para

choques o estranguladores.

CABEZA DE POZO

Es un punto del sistema en el que se produce el cambio de direccin, de flujo

vertical a flujo horizontal, y de donde se toma el dato de la presin de surgencia para

conocer la energa de produccin del pozo, siendo tambin un punto crtico que es

tomado en cuenta para su anlisis dentro del sistema.

VLVULA DE SEGURIDAD.

Este componente, es un elemento que se instala en la tubera vertical y que opera

en cualquier anormalidad del flujo que puede ocurrir en el transcurso de la produccin,

siendo vital para la seguridad operativa del pozo.

CHOQUE DE FONDO

De acuerdo a la necesidad de elevar la presin o controlar la energa en el flujo de

la lnea vertical, as como tambin, tener una presin de aporte y elevacin controlada,

se procede a la bajada de este tipo de restriccin, por lo que se va producir una presin

diferencial en la que se tendr una cada de presin que a su vez puede ser calculada.

PRESIN FLUYENTE

Esta es muy importante para el sistema, ya que de ella depende toda la capacidad

de la instalacin que se desea conectar al reservorio a travs del pozo y as producir todo

el campo.

Esta presin, es medida en el fondo del pozo y tomada en el punto medio del nivel

productor. Su determinacin se la hace en una forma indirecta utilizando herramienta

mecnica o electrnica de toma de presin, o tambin se la puede calcular utilizando

correlaciones.

COMPLETACIN O PERFORACIONES EN EL FONDO

Este nodo es muy importante en el sistema de produccin debido a que comunica

el reservorio con el pozo, y de l depende mucho el potencial de entrega de pozo, debido

a la disminucin del rea por donde debe pasar el fluido, la cual puede ser expresada por

correlaciones.


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PRESIN CONSTANTE

El nodo 8, ubicado en un sistema de produccin en el separador, establece que existen

dos presiones que no estn en funcin del caudal de produccin del reservorio. La presin de

separacin es usualmente regulada a una presin de entrega de gas, planta o la presin de

succin del compresor nodo 8. Por lo tanto, la presin del separador (Psep) ser constante paracualquier caudal de flujo. La presin del reservorio (PR), nombrada por el nodo 1, ser tambin

considerada constante en el momento de la prueba o anlisis. El balance de presin para el nodo

en el choque se puede definir como:

ANLISIS DEL SISTEMA EN EL FONDO DE POZO

Si colocamos el nodo solucin en el fondo de pozo, esto nos permite aislar el reservorio

de las tuberas tanto vertical como horizontal; dando la posibilidad de estudiar varios efectos,

podemos estudiar la sensibilidad al dimetro de tubera manteniendo los parmetros de

reservorio constante y la sensibilidad de los parmetros de reservorio como la permeabilidad,

dao, conductividad. Ver Figuras 1.5 y 1.6.

La ecuacin de flujo de entrada y salida respectivamente son:

Entrada =Salida


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OPTIMIZACIN DE LA TUBERA DE PRODUCCIN

Uno de los componentes ms importantes en un sistema de produccin, es la sarta de

produccin. Debido a que cerca del 50 % de la prdida total de presin en un pozo de gas puede

ocurrir por la movilizacin de los fluidos desde el fondo del pozo hasta la superficie. Un problema

comn en los proyectos de completacin, es el seleccionar un tamao de tubera de produccinbasados en critrios totalmente irrelevantes, como por ejemplo, el tamao que se tiene

disponible en almacn. La seleccin del tamao de la tubera de produccin debe ser hecha en

base a datos disponibles, ya sea pruebas de Formacin o datos de reservorio, lo cual no es

posibles hacerlos en pozos exploratorios por falta de informacin confiable.

A medida que el rea de flujo vertical se incrementa, las velocidades de flujo disminuyen

pudiendo llegar a generar que las condiciones de flujo sean inestables e ineficientes, esto

ocasiona que se forme un escurrimiento de lquido, formndose la acumulacin de lquido en el

fondo del pozo, que podra ocasionar el ahogo o muerte del pozo. Una situacin similar se

presenta en pozos de baja productividad y dimetro excesivo de tubera, (Figura 1.7). Por el

contrario, en las tuberas de produccin muy pequeas el caudal de produccin es restringido a

causa de la prdida excesiva de friccin.

Un problema comn que ocurre en la completacin de pozos de alto potencial, es el de

instalar tuberas de produccin con dimetros excesivos para mantener la seguridad. Esto con

frecuencia es contraproducente, ya que disminuye la vida til de los pozos, a medida que la

presin del reservorio decrece, los lquidos comienzan a escurrirse por falta de velocidad del gas

para arrastrar los lquidos en fondo.

La respuesta de la capacidad de produccin con la variacin del rea de flujo, es muyimportante para poder definir el dimetro de tubera que se deba bajar a un pozo, ya que para

dos dimetros distintos de tubera obtendremos distintos caudales. Por ejemplo, si tenemos un

dimetro d2 mayor a d1, el caudal q2 aumenta un porcentaje con respecto al caudal q1 ; quiere

decir, que estamos frente a un pozo restringido por el comportamiento de flujo de salida

(outflow). La severidad de la restriccin, depender del porcentaje del incremento del caudal con

un cambio del tamao de la sarta. Por el contrario, para un d2 > d1 el caudal q2 es

aproximadamente igual al caudal q1, no se justificarn el costo de una inversin para un cambio

de tamao de tubera ver (Figura 1.7.)


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EFECTO DE AGOTAMIENTO DEL RESERVORIO

Al aislar los componentes de las tuberas tanto vertical como horizontal, podemos

observar el efecto de Agotamiento del reservorio, con su disminucin de su capacidad

productiva, conforme transcurre el tiempo. Teniendo en cuenta los cambios de la relacin gas-

condensado RGC y el corte de agua.

Las intersecciones de las curvas aguas arriba y aguas abajo para las mismas condiciones

de la presin de reservorio, da como resultado las capacidades de produccin para esta relacin

(ver figura 1.8).

Mantener la produccin en un caudal constante, implicara una disminucin de la presin de

fondo fluyente a medida que la presin del reservorio declina. Existen dos formas para lograr

esto:

La primera, es instalando un compresor para reducir la presin del separador.

La segunda, es instalando una lnea de flujo y tuberas de mayor dimetro paradisminuir la cada de presin en el sistema de tuberas.


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ANLISIS DEL SISTEMA NODO EN CABEZA DE POZO

Con la ubicacin del nodo de solucin en la cabeza del pozo (nodo 5), la lnea de flujo

horizontal est aislada facilitando el anlisis de cambio de dimetro de la misma y de la cada de

presin en la lnea o conducto.

Nuevamente el sistema total es dividido en dos componentes, constituyendo el separador

y la lnea de flujo horizontal como un componente, y el reservorio ms la sarta de tubera vertical

como un segundo componente; ver la figura 1.9 muestra, el primer componente. La lnea de flujo

empieza con la presin de separacin incrementndose, la presin en la lnea de acuerdo a la

prdida de presin debido a los efectos de friccin y aceleracin, determinndose la presin final

en cabeza de pozo para mover el caudal asumido. La Figura 1.10, muestra el segundo

componente del sistema; la lnea de flujo empieza con la presin de reservorio, la cual va

disminuyendo de acuerdo a las restricciones encontradas, primeramente, se debe descontar la

prdida de presin obtenida en las perforaciones en el caso que el pozo este completado, luego

se descuenta la prdida de presin por elevacin, friccin y aceleracin obtenida en la tubera

vertical encontrando la presin en cabeza para cada caudal asumido.


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La presin del nodo para este caso est dada por:


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ANLISIS DEL SISTEMA EN EL SEPARADOR

Con la ubicacin del nodo en el separador se puede dividir el sistema en dos

componentes, para optimizar la presin de separacin, con los distintos dimetros de choques

en el caso de que existan. El primer componente del sistema es el separador. El segundo

componente del sistema muestra el reservorio, tubera y lneas de flujo. La Figura 1.11 nosmuestra el efecto de la presin de separacin para los distintos choques y el mximo caudal que

podramos obtener. La solucin es obtenida haciendo el grfico, como calculado para la Psep vs

qsc, como Psc calculado para la relacin:

El incremento o reduccin de presin del separador, est ligado al comportamiento del

sistema de tubera y en particular a la lnea de flujo. Al disminuir la presin del separador se logra

un incremento en el caudal del pozos y para los pozos de alta productividad se ve reflejado mucho

mejor. Muchas veces existe el criterio errneo de producir un pozo bajo condiciones de flujo

subcrtico, siendo mejor producir bajo condiciones crticas eliminando el efecto de contrapresin

del separador al reservorio, dejando baches de lquido en el fondo.

En pozos con baja productividad, el componente restrictivo puede ser el mismo reservorio

y un cambio de presin del separador tendr un efecto insignificante sobre el caudal, porque

adicionales cadas de presin ofrecen pequeos incrementos en la produccin.


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CONCLUSIONES

El anlisis nodal es una herramienta de optimizacin usada no solo en pozos con alto

caudales de productividad sino tambin en pozos de baja productividad.

Mediante el anlisis nodal podemos diagnosticar el comportamiento de un pozo para

poder optimizar la produccin, eliminando o minimizando las restricciones de flujo tanto

en superficie como en el subsuelo.

El sistema de produccin est compuesto principalmente por: yacimiento, completacin,

pozo y lnea de flujo superficial.

La prdida de energa depende principalmente del tipo de fluido y del caudal del flujotransportado en el componente.

Gracias a los simuladores podemos hacer el balance de energa en diferentes puntos

(nodos) en todo el sistema de produccin.

El balance de energa se lo puede obtener de forma numrica o de forma grfica.

Necesariamente se debe disponer de un modelo matemtico.

La posicin de los nodos y sus componentes son modificados de acuerdo a las

necesidades y requerimiento de todo el sistema de produccin.

La mayor prdida de energa est en la lnea de flujo vertical, debido a la diversidad de

componentes y trayectoria del sistema de produccin.


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RECOMENDACIONES

En la actualidad se pueden utilizar una variedad de simuladores para el anlisis nodal, por

ejemplo el PIPESIM, para mejorar y optimizar la produccin de una manera tcnica y

econmicamente.

Con la facilidad de la posicin de los nodos, podemos realizar un anlisis en todo el

sistema de produccin.

Buscar nuevas tcnicas para la seleccin y diseo de la sarta de produccin, ya que es

donde se pierde la mayor parte de la energa.

Investigar, buscar o crear nuevos simuladores para que se obtengan modelosmatemticos ms representativos para asimilar el comportamiento del reservorio.


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BIBLIOGRAFA

Explotacin Del Gas Y Optimizacin De La Produccin Autor: Ing. Jose Luis Rivero

Sandoval.

Anlisis Nodal En La Optimizacin De La Produccin De Los Pozos Del Campo Colorado

Autor: Ricardo Jose Daz Viloria

Optimizacin De La Produccin Mediante Anlisis Nodal Autor: Msc. Ricardo

Maggiolo

Anlisis Nodal y Explotacin del Petrleo Autor: Ing. Jose Luis Rivero Sandoval

analisis nodal informe final

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