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PRODUCCION APLICADA

CAPITULO 2

SURGENCIA NATURAL

ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCION

INTRODUCCION•Pozos de producción: Transportan el petróleo / gas desde el reservorio a los puntos de fiscalización y/o venta.•El flujo de los fluidos desde el reservorio a superficie requiere energía para superar las perdidas de presión:

.acelfriccionelevtotal dLdp

dLdp

dLdp

dLdp

•Un sistema de flujo puede ser simple o complejo.•La pérdida total de un sistema de producción es:

.sepRtotal ppp

scomponentetotal pp

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POSIBLES PERDIDAS DE PRESION EN UN SISTEMA DE PRODUCCION COMPLETO

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POSIBLES PERDIDAS DE PRESION EN UN SISTEMA DE PRODUCCION COMPLETO

ESTRANGULADORES (CHOKES o BEANS)

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONINTRODUCCION

•Caída total del sistema: PR –Psep. (∑p en cada uno de los componentes)•Performance del reservorio y del sistema de producción (Tbg., LP, accesorios): Interdependientes. p en cada uno de los componentes del sistema de producción depende del rate de flujo de petróleo o gas.•El caudal de producción dependerá de las características de los componentes seleccionados.• La selección de los componentes es muy importante (Interdependientes).•ΔP en un componente puede cambiar ΔP en otros componentes(Fluidos compresibles, ΔP depende de la presión existente en cada componente).•El rate de flujo puede ser severamente restringido por alguno de los componentes del sistema•El efecto de cada componente puede ser analizado en forma independiente..•El efecto del cambio de cualquier componente sobre la producción del pozo puede ser determinado fácilmente.

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INTRODUCCION

• Volumen de flujo (oil, gas) del reservorio al pozo:depende de la p en el sistema de Prod. (LP, Tbg., Accesorios).

• p en el sistema de Prod. (LP, Tbg., Acces.): depende del volumen de flujo (Oil, gas).

• El diseño final de un sistema de producción no puede ser separado en performance del reservorio y performance del sistema de

tuberías y accesorios y analizados en forma independiente.

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ANALISIS NODAL

•Tecnología aplicada para analizar la performance de un sistema compuesto de elementos que interactúan entre si. Ejemplo:

Circuitos eléctricos, redes complejas de tuberías, etc.

•Objetivo Análisis Nodal en operaciones de producción: Optimizar los cálculos para el diseño / selección de los componentes de

producción de un pozo de petróleo o gas.

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CAPITULO IIANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCION

ANALISIS NODAL•Procedimiento: Seleccionar un punto (Nodo) y dividir el sistema de producción en este punto.


ANALISIS NODAL

•Sección Inflow : Componentes corriente arriba (upstream) del nodo.

•Sección Outflow : Componentes corriente abajo (downstream) del nodo.

•El rate de flujo a través del sistema puede ser determinado cuando los siguientes requerimientos han sido satisfechos:

1.El flujo que entra al nodo = flujo que sale del nodo.

2.Solo puede existir una presion en cada nodo.

•En un tiempo t, hay dos presiones que se pueden considerar como fijas y que no estan en funcion del rate de flujo.

1.Presión promedio del reservorio, pR.

2.Presión del separador, psep (pwh)

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONANALISIS NODAL

Inflow al nodo:

nodoCompupstreamR ppp .)(

nodoCompdownstreamsep ppp .)(

Outflow del nodo:

)(.)( qfp Compcada

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ANALISIS NODALDeterminación de la capacidad de flujo

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Consecuencias de un diseño inadecuado de un sistema de producción

• Gasto innecesario en estimular un pozo. •Restricciones en el sistema de Prod. (Diam. Tbg., Estrangulador, LP).• Sobredimensionamiento del diámetro del Tbg. Consecuencias:•Mayor inversión.•Perdida de la condición de surgencia natural del pozo.•Requerimiento prematuro de un sistema de producción artificial.

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ANALISIS NODAL

EFECTO DE LOS CAMBIOS EN LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE PRODUCCION.-

•Se analiza recalculando la presión del nodo versus el rate de flujo (con las nuevas caracteristicas del componente).•Si se cambia un componente corriente arriba, la curva del Outflow no cambia y viceversa.•Si las curvas Inflow – Outflow cambian, existirá una nueva intersección de las curvas (Nueva capacidad de flujo del sistema).•Las curvas Inflow – Outflow tambien cambiarán si una de las presiones fijas (PR y Psep ó Pwh).

ANALISIS DE LOS CAMBIOS EN LAS CURVAS INFLOW – OUTFLOWSeleccionando el cabezal del pozo como el nodo:

whnodotubresvR ppppp ..INFLOW:

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ANALISIS NODAL

ANALISIS DE LOS CAMBIOS EN LAS CURVAS INFLOW – OUTFLOW

whnodoLPsep pppp .OUTFLOW:

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ANALISIS NODAL

VARIACION DE LAS CURVAS INFLOW-OUTFLOW POR EL CAMBIO DEL DIAMETRO DEL TUBING (De d1 a d2, d1 < d2)(Pnodo = Pwh)

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ANALISIS NODALVARIACION DE LAS CURVAS INFLOW-OUTFLOW EN SARTAS COMBINADAS DE TUBING (Nodo = punto donde cambian los diámetros del tubing)

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONANALISIS NODALVARIACION DE LAS CURVAS INFLOW-OUTFLOW DEBIDO AL CAMBIODE DIAMETRO DE LA VALVULA DE SEGURIDAD (Nodo = Encima de la válvula de seguridad)

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONANALISIS NODALVARIAC. DE LAS CURVAS INFLOW-OUTFLOW POR EL CAMBIO DEL DIAM. DE LA LINEA DE FLUJO (De d1 a d2, d1 < d2)(Pnodo = Pwh)

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONANALISIS NODALVARIAC. DE LA CURVA INFLOW POR LA PERDIDA DE ENERGIA EN LOS PERFORADOS O ANCLA DE GRAVA(Pnodo = Pwf, Pwfs)

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ANALISIS NODAL

•Un procedimiento de analisis mas frecuentemente usado es tomar como nodo la Pwf.

wfnodoresvR pppp .

OUTFLOW:

INFLOW:

wfnodotbgLPsep ppppp ..

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONANALISIS NODALVARIAC. DE LAS CURVAS INFLOW-OUTFLOW POR EL CAMBIO DEL DIAM. DEL TUBING DE FLUJO (De d1 a d2, d1 < d2)(Pnodo = Pwf)

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ANALISIS NODALVARIACION DE LAS CURVAS INFLOW-OUTFLOW POR EL CAMBIO DEL DIAMETRO DEL TUBING (Pnodo = Pwf)

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ANALISIS NODAL

•Un sistema de Prod. puede ser optimizado seleccionando los componentes con los que se obtendrá la Max. Prod. al menor costo.

•Para el análisis de un periodo particular de tiempo (t) se puede considerar que PR – Psep. es un valor fijo. En este periodo la Cap. de Prod. del pozo dependerá de las caidas de presión que ocurre en cada uno de los componentes.

•Si en uno de los componentes ocurre una excesiva P, el comportamiento de todo el sistema no será el optimo.

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ANALISIS NODALCURVAS INFLOW-OUTFLOW CUANDO EXISTE RESTRICCION EN EL TUBING, LP O ESTRANGULADOR (Pnodo = Pwf)

•Ocurre cuando en los componentes corriente abajo (Pnodo = Pwf) hay una excesiva ΔP (Diámetro reducido del Tbg., LP, estrangulador no optimo).

•El reservorio puede ser capaz de producir un mayor volumen pero se encuentra restringido por la excesiva caída de presión en el Tbg.

•En este caso optimizar la performance del reservorio o de los componentes corriente arriba (Estimulación del pozo, incremento del N° de perforados) no tendrá ningún efecto sobre al produccion del pozo.•Solución: Optimizar el diámetro del tubing, LP o el estrangulador.

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CURVAS INFLOW-OUTFLOW CUANDO EXISTE RESTRICCION EN EL TUBING, LP O ESTRANGULADOR (Pnodo = Pwf)

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ANALISIS NODALCURVAS INFLOW-OUTFLOW CUANDO EL INGRESO DEL FLUIDO AL POZO ESTA RESTRINGIDO (Pnodo = Pwf)

•Ocurre cuando en los componentes corriente arriba (Pnodo = Pwf) hay una excesiva caida de presión (Pozo dañado, inadecuado N° de perforaciones).

•En este caso , optimizar la performance del tubing o LP no tendrá ningun efecto sobre la prod. del pozo.

•Solución: Incrementar el N° de perforaciones, estimular el pozo).

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ANALISIS NODALCURVAS INFLOW-OUTFLOW CUANDO EL INGRESO DEL FLUIDO AL POZO ESTA RESTRINGIDO (Pnodo = Pwf)

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCION - ANALISIS NODAL

CURVAS INFLOW-OUTFLOW EN UN POZO DAÑADO O ESTIMULADO (Pnodo = Pwf)

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DETERMINACION DEL DIAMETRO OPTIMO DEL TUBING•La Prod. de un pozo puede ser incrementado y/o optimizado aumentando el Diam. del tubing.

•Cuando se incrementa el Diam. del tubing, Pfriccion disminuye. Resultado: Menor Pwf y mayor ingreso de fluidos al pozo.

•Pero, si el Diam. del tubing es muy grande, la Veloc. de los fluidos disminuyen (Insuficiente para levantar el fluido a superficie). Consecuencia: El pozo deja de fluir por la acumulación de líquido.

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ANALISIS NODALDETERMINACION DEL DIAMETRO OPTIMO DEL TUBING

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONANALISIS NODALCURVAS INFLOW-OUTFLOW EN FUNCION DEL TIPO DEL RESERVORIO (Pnodo = Pwf)

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ANALISIS NODALEFECTO DEL N° DE PERFORACIONES SOBRE LA CURVA INFLOW

•El N° inadecuado de perforaciones puede perjudicar la performance de los pozos.•La caída de presión a través de los perforados esta en función del N° de perforados y del rate de flujo.

... perfresvwellboreresv ppp Considerando Pwf como el nodo:

INFLOW: wfnodeperfresvR ppppp ..

OUTFLOW: wfnodetbgLPsep ppppp ...

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ANALISIS NODALEFECTO DEL N° DE PERFORACIONES SOBRE LA CURVA INFLOW

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ANALISIS NODALEFECTO DEL N° DE PERFORACIONES SOBRE EL CAUDAL

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCION-ANALISIS NODAL

EFECTO DE LA PRESION DEL SEPARADOR

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCION-ANALISIS NODAL

EFECTO DE LA UBICACION DEL ESTRANGULADOR

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONPROCEDIMIENTO PARA APLICAR UN ANALISIS NODAL

•Determinar el componente que puede ser cambiado.

•Seleccionar el componente que puede ser optimizado.

•Seleccionar la ubicación del nodo que mejor puede resaltar el efecto del cambio del componente. (Aspecto no importante).

•Desarrollar las ecuaciones para el Inflow y Outflow.

•Calcular la caída de presión versus rate de flujo para todos los componentes.

•Determinar el efecto del cambio del componente, graficando las curvas Inflow y Outflow. Determinar la capacidad del sistema.

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ANALISIS DE UN SISTEMA DE PRODUCCIONEstimado de la capacidad de producción de un sistema

• Con un valor de qL en superficie, determinar Pwf a partir de la presión de reservorio. Graficar Pwf vs. qL. • Repetir el paso anterior para otros valores de asumidos de qL. Graficar la curva Inflow.• Similarmente para cada valor de qL en superficie, determinar Pwh y Pwf a partir de la Psep. Graficar la curva Outflow.

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APLICACIONES DEL ANALISIS NODAL

•Seleccionar el diámetro del tubing y la linea de flujo.

•Diseñar el empaque de grava.

•Seleccionar el tamaño del estrangulador (choke).

•Seleccionar la válvula de seguridad de subsuelo.

•Analizar un sistema existente que presenta un régimen de flujo anormal.

•Diseñar un método de producción artificial.

•Evaluar un trabajo de estimulación al pozo.

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Documents

sistema de

del tubing

de perforaciones

de d1

de perforados

pozo daado

pnodo pwh

pnodo pwf