curso abierto analisis nodal efic

Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail: [email protected]

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Optimizacin de Sistemas de Produccin con Anlisis Nodal

FUNDACION EFIC - NEIVA - DEL 15 AL 19 DE JULIO DE 2013

Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail: [email protected] [email protected]


PROPUESTA TCNICO ECONMICA

1 - A quin est dirigido?

Ingenieros de empresas operadoras de campos y de servicios, que participen en distintas etapas del desarrollo de un campo, y requiera conocer los mecanismos que afectan a la maximizacin de la produccin de hidrocarburos y su eficiencia.

2 Objetivos

Identificar los elementos que componen un sistema de produccin y adquirir conceptos

que definen al Anlisis Nodal.

Conocer las variables que afectan la productividad de los pozos as como lo modelos y correlaciones que permiten el modelamiento de fluidos en el medio poroso.

Conocer acerca de los mecanismos que afectan en la cada de presin en cada componente del sistema, las restricciones que participan y la interaccin entre ellos.

Lograr una visin sistmica para maximizar la produccin, optimizando la relacin

costo/beneficio y mejorando la eficiencia energtica de su campo.

Aplicar la tcnica de Anlisis nodal a pozos con flujo natural y levantamiento artificial.

3 Duracin

Cinco das 40 Horas.

4 Software especializado de produccin



En el presente curso se emplear el software PERFORM para aplicar la tcnica de Anlisis nodal, sin afectar la estructura base del curso.

5 Beneficios y Contenido del Curso

Adquirir las siguientes competencias cognitivas que le permitan al estudiante optimizar los sistemas de produccin:

Identificar cuellos de botella y restricciones en la produccin. Evaluar los beneficios de contar con pozos nuevos y lneas adicionales. Calcular la productividad de los sistemas de recoleccin de campo. Calcular los perfiles de presin y temperatura a lo largo de un trayecto determinado

de la red de produccin Efectuar un anlisis nodal integral en cualquier punto de un sistema hidrulico

utilizando mltiples parmetros de sensibilidad. Determinar la tasa de flujo a la cual producirn los pozos considerando las

limitaciones en el completamiento y la geometra de los pozos. Optimizar el sistema de produccin para obtener el caudal deseable de crudo de una

forma econmica. Chequear cada componente en el sistema para determinar si estn restringiendo

innecesariamente la produccin. Permitir al personal de operacin e ingeniera un rpido reconocimiento de las formas

de incrementar la produccin.

Adquirir las siguientes competencias actitudinales que le permitan a la empresa contar con un recurso humano motivado y entrenado que propicie el cambio:

Ser un agente multiplicador dentro del grupo para generar un espacio de reflexin en la importancia del tema.



CONTENIDO DEL CURSO

Item Captulos Temas

1 Descripcin de la tcnica de Anlisis Nodal

Definicin de anlisis nodal Aplicaciones del anlisis nodal Componentes de un sistema de produccin Metodologa del anlisis nodal Tipos de nodos Tipos de presiones Criterios para la seleccin del nodo solucin. Casos especiales

2 Desempeo del Yacimiento Modelos de IPR

Ley de Darcy Factores que afectan el ndice de productividad Factor de dao Comportamiento de IPR para pozos de gas IPR de yacimientos saturados, sub-saturados Modelos empricos de IPR: Vogel, Fetkovich, Jones, Klins Modelos IPR de pozos horizontales Prediccin del IPR futuro para pozos de petrleo Prediccin del IPR futuro para pozos de gas Efectos del completamiento: Hueco abierto, perforado,

empaquetamiento con grava.

3 Estimacin de las presiones de fondo a partir de registros acsticos

Gradientes de lquido en el anular: condiciones estticas y condiciones dinmicas

Estimacin de la presin de fondo fluyendo Estimacin de la presin esttica Estimacin de la eficiencia de flujo Estimacin del factor de dao



Item Captulos Temas

4 Flujo monofsico y multifsico en pozos y lneas de superficie

Conceptos de hidrulica: Nmero Reynolds, flujo laminar y flujo turbulento, Teorema Bernoulli, perdidas en tuberas y accesorios.

Flujo de lquido: Diagrama de Moody Flujo de gas: Ecuaciones de AGA, Panhandle A, Panhandle

B, Weymouth, Colebrook - White Conceptos de flujo multifsico: Gradientes de presin en flujo multifsico Patrones de flujo Modelos empricos de flujo multifsico: Orkiszewski, Aziz,

Beggs and Brill, Duns and Ros, Hagedorn and Brown Modelos mecansticos de flujo multifsico: Ansari, Hasan

and Kabir, TUFFP. Transferencia de calor: Perfil de temperatura en pozos y

lneas de superficie.

CONTENIDO DEL CURSO

Duracin Captulos Temas

5 Flujo monofsico y multifsico a travs de restricciones

Cadas de presin a travs de restricciones Flujo snico y subsnico Chokes (estranguladores) de superficie: Flujo de gas y

flujo multifsico. Vlvulas de seguridad de subsuelo: Flujo de gas y flujo

multifsico. Vlvulas y accesorios de tuberas Velocidad erosional

6 Aplicacin del Anlisis Nodal - Flujo Natural

Seleccin del tamao de tubing Efecto del dimetro de la lnea de flujo Efecto de la estimulacin Anlisis nodal de pozos con chokes Evaluacin del efecto del completamiento



Duracin Captulos Temas

7 Aplicacin del Anlisis Nodal - Sistema de levantamiento a gas (Gas lift)

Identificar las caractersticas y aplicacin del sistema de Gas Lift

Realizar Anlisis nodal a sistemas con Gas lift. Diseo de vlvulas Metodologa Manejo de curva de diseo del sistema gas-lift Efecto de los parmetros de diseo sobre la curva

outflow del sistema.

8 S Aplicacin del Anlisis Nodal - Sistema electro-sumergible (ESP)

Parmetros hidrulicos y de diseos propios del bombeo electrosumergible

Manejo de curvas de desempeo Realizar Anlisis nodal a sistemas con bombeo ESP Efecto de los parmetros de diseo sobre la curva

outflow del sistema

9 Aplicacin del Anlisis Nodal - Cavidades Progresivas (PCP)

Parmetros hidrulicos y de diseo propios del sistema de bombeo PCP

Manejo de curvas de desempeo Realizar Anlisis nodal a sistemas con Cavidades

progresivas Generar la curva outflow.

6 Estrategias de Enseanza y Aprendizaje

6.1 Estrategias para fijar el concepto (el saber). Se presentaran los fundamentos y conceptos generales asociados la optimizacin de los

sistemas de produccin, a travs de las lminas para ilustracin y discusin. Formulacin de preguntas estratgicas. Alusin a casos reales producto de la experiencia del conferencista en anlisis nodal. Uso de diapositivas con diagramas conceptuales de excelente calidad. Uso de animaciones y videos 3D para la aclaracin de conceptos asociados al sistema

de produccin En cada mdulo se proporcionan artculos de inters con el fin de promover el auto-

aprendizaje y el espritu investigador en el alumno.



6.2 Estrategias para asimilar el concepto (el buen saber) Alusin a casos reales producto de la experiencia del conferencista en anlisis nodal. Los estudiantes realizarn talleres con el acompaamiento del profesor. Aclaracin de dudas durante los ejercicios en clase. 6.3 Estrategias para aplicar el concepto (el hacer en el aula) Despertar el inters del estudiante ayudndole a identificar oportunidades de mejoras

dentro del negocio de la empresa en la cual trabaja. Usar una herramienta informtica para aplicar de una forma didctica los conceptos del

curso. Realizar simulaciones de inters prctico para el estudiante. Acompaar el estudiante en su aprendizaje de la herramienta informtica. 6.4 Estrategias para incentivar la lectura del material de apoyo (el hacer fuera del aula). Las memorias del curso se encuentran divididas en mdulos temticos con ejercicios

resueltos. El contenido del material de apoyo es el resultado de informacin relevante sustrada de

libros especializados de anlisis nodal, artculos tcnicos, casos prcticos de la literatura, notas del conferencista producto de su experiencia como asesor en estudios de anlisis nodal.

7 A cerca del Instructor

Manuel E. Cabarcas Simancas es Ingeniero de Petrleos Cum Laude de la Universidad Industrial de Santander-UIS (1998). Posee un Master en Ingeniera-rea Ingeniera Qumica (2008) y actualmente es profesor de planta de la UIS en las siguientes asignaturas: Fenmenos de Transporte de Hidrocarburos e Ingeniera de Gas (Pregrado de Ingeniera de Petrleos), Anlisis Nodal y Software Especializado de Produccin (Postgrado en Produccin).



Es el lder de los proyectos de extensin, en el rea de procesos y produccin, que ofrece la Escuela de Ingeniera de Petrleos de la UIS al sector de los hidrocarburos. Cmo lder de los proyectos de produccin de la Escuela de Ingeniera de Petrleos de la UIS, ha participado como ejecutor en la optimizacin de sistemas de produccin de crudo y gas mediante el uso de Anlisis Nodal empleando el software Pipesim en los siguientes campos colombianos: Campo Yaguar de Petrobrs (Optimizacin de la red de gas de anulares en conjunto

con el sistema de produccin de crudo mediante el uso del PIPESIM). Campo Velsquez de Mansarovar (Optimizacin del sistema de recoleccin de gas). Campo Jazmn de Mansarovar (Optimizacin del sistema de inyeccin de vapor de pozos

horizontales mediante el uso del PIPESIM y HYSYS). Por ms de cinco aos trabaj para la UIS en proyectos de investigacin entre Colciencias Hocol y Ecopetrol para desarrollar nuevos mtodos de mejoramiento del factor de recobro de yacimientos de crudo pesado. En el ao 2008 particip en la elaboracin del primer Plan de Abastecimiento y Transporte de Gas Natural en Colombia para la UPME.

8 Marco Terico

8.1 ANLISIS NODAL DEL SISTEMA

El anlisis nodal de un sistema de produccin, realizado en forma sistemtica, permite determinar el comportamiento actual y futuro de uno o varios pozos productores de hidrocarburos, y consiste en dividir este sistema de produccin en nodos de solucin para calcular cadas de presin, as como gasto de los fluidos producidos, y de esta manera, poder determinar las curvas de comportamiento de afluencia y el potencial de produccin de un yacimiento.



Como resultado de este anlisis se obtiene generalmente un incremento en la produccin y el mejoramiento de la eficiencia de flujo cuando se trata de un pozo productor, pero cuando se trata de un pozo nuevo, permite definir el dimetro ptimo de las tuberas de produccin, del estrangulador, y lnea de descarga por el cual debe fluir dicho pozo, as como predecir su comportamiento de flujo (aporte de hidrocarburos) y presin para diferentes condiciones de operacin. El procedimiento del anlisis nodal ha sido reconocido en la industria petrolera como un medio adecuado para el diseo y evaluacin, tanto en pozos de flujo natural como en pozos que cuentan con un sistema artificial de produccin. En el anlisis nodal se evala un sistema de produccin dividindole en tres componentes bsicos: Flujo a travs de un medio poroso (yacimiento), considerando el dao ocasionado por

lodos de perforacin, cemento, etc. Flujo a travs de la tubera vertical (sarta de produccin), considerando cualquier posible

restriccin como empacamientos, vlvulas de seguridad, estranguladores de fondo, etc. Flujo a travs de la tubera horizontal (lnea de descarga), considerando el manejo de

estranguladores en superficie. Para predecir el comportamiento del sistema, se calcula la cada de presin en cada componente. Este procedimiento comprende la asignacin de nodos en varias de las posiciones claves dentro del sistema (ver figura 1). Entonces, variando los gastos y empleando el mtodo y la ecuacin de flujo multifsico que se considere adecuada dependiendo de las caractersticas de los fluidos, se calcula la cada de presin entre dos nodos.



Figura 1. Esquema de cadas de presin evaluadas en un anlisis nodal.

Despus de seleccionar un nodo de solucin, las cadas de presin son adicionadas o sustradas al punto de presin inicial o nodo de partida, el cual generalmente es la presin esttica del yacimiento, hasta que se alcanza la convergencia en las iteraciones de clculo para obtener el valor del nodo de solucin. Para utilizar el concepto nodal, al menos se deber conocer la presin en el punto de partida. En un sistema de produccin se conocen siempre dos presiones, las cuales se consideran constantes para fines de clculo, siendo stas la presin esttica del yacimiento (Pr) y la presin de separacin en la superficie (Psep). Por lo tanto, los clculos pueden iniciar con cualquiera de ellas, para despus determinar la presin en los nodos de solucin intermedios entre estas posiciones de partida.

Pr PePwfs

P1 = (Pr Pwfs)

Psep

P2 = (Pwfs Pwf)

Pwf

Pwh

PDR

PUR

PUSV

PDSV

P3 = (PUR - PDR)

P4 = (PUR - PDR)

P7 = (Pwf - Pwh)

P6 = (PDSC - Psep)

P8 = (Pwh - Psep)

P5 = (Pwh - PDSC)

Separador

Tanque

Gas

Liquido

Choke

P1 = (Pr Pwfs) = Prdidas en el medio poroso

P2 = (Pwfs Pwf) = Prdidas a travs del completamientoP3 = (PUR - PDR) = Prdidas a travs de la restriccin

P4 = (PUR - PDR) = Prdidas a travs de la vlvula de seguridad

P5 = (Pwh - PDSC) = Prdidas a travs del choke de superficie

P6 = (PDSC - Psep) = Prdidas en la lnea de flujo

P7 = (Pwf - Pwh) = Prdidas totales en el Tubing

P8 = (Pwh - Psep) = Prdidas desde cabeza de pozo hasta el sep.

Pr PePwfs

P1 = (Pr Pwfs)

Psep

P2 = (Pwfs Pwf)

Pwf

Pwh

PDR

PUR

PUSV

PDSV

P3 = (PUR - PDR)

P4 = (PUR - PDR)

P7 = (Pwf - Pwh)

P6 = (PDSC - Psep)

P8 = (Pwh - Psep)

P5 = (Pwh - PDSC)

Separador

Tanque

Gas

Liquido

Choke

P1 = (Pr Pwfs) = Prdidas en el medio poroso

P2 = (Pwfs Pwf) = Prdidas a travs del completamientoP3 = (PUR - PDR) = Prdidas a travs de la restriccin

P4 = (PUR - PDR) = Prdidas a travs de la vlvula de seguridad

P5 = (Pwh - PDSC) = Prdidas a travs del choke de superficie

P6 = (PDSC - Psep) = Prdidas en la lnea de flujo

P7 = (Pwf - Pwh) = Prdidas totales en el Tubing

P8 = (Pwh - Psep) = Prdidas desde cabeza de pozo hasta el sep.



Los resultados del anlisis del sistema no solamente permitirn la definicin de la capacidad de produccin de un pozo para una determinada serie de condiciones, sino que tambin muestran los cambios en cualquiera de los parmetros que afectan su comportamiento. Por lo tanto, el resultado neto es la identificacin de los parmetros que controlan el flujo en el sistema de produccin. Al momento de iniciar el curso, cada estudiante debe disponer de un computador porttil

de su propiedad o asignado por la empresa.

La configuracin de las mesas de trabajo, durante las sesiones de entrenamiento, debe ser en forma de herradura.

10 Fecha

Del 15 al 19 d Julio de 2003

10 Fecha 11. Valor Inversin

DOS MILONES NOVECIENTOS MIL PESOS ($2.900.000.00) M/CTE. El Valor Incluye: Materiales, manual del participante, certificados, almuerzos, refrigerios y servicio de parqueadero durante el curso. CONTACTO: MARIA LEONISA RINCON MACHADO FUNDACION EFIC 3157711753 098 8717269 098 8710017 [email protected] [email protected] Calle 8 No. 10 70 Neiva

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