GLR=400 stf /STB

L R=l OOO

t: -0 G LR=1500

TPR

Figura 49. Efecto Cualitativo de la Relacion Gas-Liquido sobre el Caudal de Equilibrio.

Un aumento en Ja relacion gas liquido desplaza hacia la derecha y tlevanta la curva TPR y se produce un aumento en eJ caudal de equilibrio hasta que se invierte el fenomeno por incremento de la variable RGL por encima del valor limite. En operaciones de levantamiento con gas - gas lift se reconoce el hecho de que se justifican incrementos en la relacion gas liquido pero hasta un cierto iimite, porque a valores muy altos de RGL es p~e ue 1'p.Laumentoli.~_prili.t ccion !1~c_o.....It1P-e!l£elLloLCQS~r in eccion de ~s

-1!dicionaL Ademas sin c..o i~ criterios rendi i t economico se uede mostr cque una i e.c.ci.o.1l.descontfQlada- de-gas_disminu~e_.eLcaudal producido.

• Cambios en el diametro de la tuberia de produccion. Los cambios en el diametro de la tuberia de produccion generan un efecto similar a la relacion gas liquido . Un aumento permitido del diametro conlleva al aumento del caudal hasta a1canzar el diametro critico de la tuberia; para diametros mayores el caudal disminuye. De nuevo, el efecto dominante de la friccion en las perdidas de presion son superadas por el efecto gravitacional y de deslizamiento (Holdup) que aparecen con el incremento continuado del tamafio de la tuberia. La Figura 50 detalla Ja situacion descrita.

Algunos tamafios comerciales de tuberia de produccion en pulgadas son: 2-3/8, 2-7/8, 3-4/8, 4, cuyos diametro internos tipicos en pulgadas son respectivamente: 1.995, 2.441 , 2.992 Y 3.476_

III

d=2-3 /8 i n o N o

0..

<l)

-0 d=3-I/2in o

-0 s::

d=5-J/2ino ......

Caudal de Flujo

Figura 50. Efecto Cualitativo del Tamafio de la Tuberia sobre el Caudal de Equilibrio.

• Perdida de la capacidad de nujo de la formacion.

El deterioro de la capacidad de flujo es el resultado natural del agotamiento del yacimiento y se reguiere acudir a tecnicas de reposici6n de las fuerzas de empuje en el yacimiento. Sin embargo, perdidas de capacidad pueden ocurrir por motivos varios, entre ellos: dana de formaci6n, reducci6n del area de drenaje por penoraci6n de pozos adicionales de desarrollo (Infill DriHing), reducci6n de permeabilidad por migraci6n de finos en la formaci6n, aumento del caudal de gas, incremento de la viscosidad por liberaci6n de gas, etc. La Figura 51 esquematiza la situaci6n anterior.

• Efecto del Uso de Tecoicas de Bombeo.

La instalaci6n de una bomba de fondo produce una capacidad de flujo artificial y se incrementa por 10 tanto la presi6n disponible para fluir a traves del tubing; esta situaci6n se muestra en la Figura 52.

112

o N o

0...

<l)

-a o

-a c o

(..L..

c -0

en <l) I-.

0...

Caudal de Flufo

Figura 51. Efecto Cualitativo de la Variacion de la ,Curva IPR sobre el Caudal de Equilibrio. •

------~------____~TPR Efecto de la Born ba

Caudal de Flujo

Figura 52. Efecto Cualitativo del Efecto de Tecnicas de Bombeo sobre el Caudal de Equilibrio.

1 1 ,

• Amllisis del Efecto del Tamaiio della Tuberia.

EI diametro de tuberia utilizado se convierte en un componente fundamental al momenta de evaluar el desempeno de un sistema de producci6n. Hasta un 80% de la caida de presi6n total puede ocurrir en el transito del fluido desde el fondo del pozo hast a la superficie. Un problema recurrente en operaciones de producci6n es definir el tamano del tubing mas apropiado . El .Analisis Nodal en el fondo del pozo permite estimar y cuantificar el efecto sobre la producci6n del tamano de la tuberia.

En realidad, para pozos en desarrollo la tuberia se pudiera seleccionar antes de perforar el pozo puesto que el tamano del tubing establece el tamano del revestimiento y este el diametro del hueco contraviniendo la pnictica comun; por supuesto, en pozos exploratorios la falta de informaci6n dificulta el procedimiento senalado .

I Cuando se desea evaluar el efecto del diametro por un sistema de producci6n dado, se recomienda el siguiente procedimiento en el cual la presi6n fluyente en el cabezal se decide constante para eliminar asi el efecto de la linea en superficie:

'Suponer caudales de flujo . Hallar la presi6n fluyente de la curva Inflow usando la curva IPR. Con el uso de la teoria de flujo vertical se halla para cada caudal supuesto y partir de la

( presi6n Pwh definida la curva de outflow 6 curva del tubing TPR..Graficar en funci6n del caudal las curvas de presi6n fluyentes en el fondo del pozo y determinar el caudal de equilibrio. Repetir el procedimiento utilizando diferentes tamanos de tuberia y observar el efecto del diametro de la tuberia de producci6n.

Ejemplo 9. Desarrollar ei Analisis Nodal en el fondo del pozo y encontrar la capacidad de flujo del sistema para una tuberia de: 2-3/8, 2-7/8, 3-4/8, con la siguiente informaci6n.

-Presi6n Estatica (PR ) - 3482 Lpc.

Presi6n de Burbujeo (Pb) 3600 Presi6n Fluyente en Cabezal (Pwh) - 400 Profundidad (H) : = 10000 pies. Relaci6n Gas-Liquido (RGL) : = 400 pcn IBbls Corte de Agua (Fw) : = 50%. Gravedad API. : = 35 . Prueba de Flujo : Caudal 320 Bbls/dia, Presi6n fluyente 3445 Lpc, Eficiencia de Flujo 1.

I

114

En la Tabla 12 se ensefian los valores de presiones fluyentes y presiones requeridas segun el tamafio de tuberia empleado ,

Tabla 12. Analisis Nodal con Varios Tamafios de Tuberia. Ejemplo 9.

Pwfd, Lpc Curva Outflow. Caudal (8bls/d)

dt =2.992dt =2.441(IPR) dt =1.995 0 3483 3200 400 3280 31603432

-600 3407 3400 3200 800 31303381 3500 3250 1000 3400 32003356 4400

3219 .1500 3291 34002000 3225

2500 3158 3000 3089.6

Segun el tamafio de la tuberia se pueden leer de la Figura 53 los siguientes va]ores de caudal de equjlibrio .

Figura 53. Analisis Nodal y el Efecto del Tamafio de la Tuberia. Ejemplo 9.

Tamano de Tuberia.(Pulg) Caudal de equilibrio . (Bbls/dia)

1.995 800 2.441 1260 2.992 I 830

Como conclusion, en teo ria y en la practica se obserVa que et tubing no debe ser nj demasiado -P~ll~fuLpara--.ali..y.i.f!L.~L~f~ctQ .JriQ~ional ni muy grande .p~ra evitar el. efecto gravitaciQnaL)[ el deslizarniento, ambos aspectos dificultan ellibre flujo del fluido ..

.. -Una practica comun que se debe evitar en la seleccion de tuberia es definir el tamano de acuerdo al diametro que cabe en el hueco 0 de acuerdo al tamano que se ha instalado en el pasado para unas condiciones que se presumen iguales.

Una opcion equivocada para un pozo con una alta capacidad de flujo es persistir con una tuberia de produccion de tamano grande para estar seguros, ya que cuando el pozo declina la tuberia se convierte en una resistencia adicional al flujo y el caudal disminuye mas de 10 esperado . Asi la tuberia se vuelve grande y el liquido desliza por las paredes de la tuberia y se rompe la continuidad 0 estabilidad de flujo - presencia de cabeceo . Por 10 tanto, una forma de alargar el flujo natural del pozo, en estas condiciones, 10 constituye cambiar el diametro por uno menor para aumentar la velocidad del flujo y restaurar condiciones de continuidad.

• Analisis del Efecto de una Estimulacion en el Caudal de Equilibrio.

EI Analisis Nodal permite estudiar el efecto real de un proyecto de estimulacion no solo sobre la capacidad productora de la formacion sino ademas sobre la tasa de produccion real del pozo. EI ignorar el efecto del sistema sobre el caudal puede traer conclusiones erradas tanto tecnicas como economicas sobre el mejoramiento de la produccion con un programa de estimulacion. Antes de decidir sobre la viabilidad de un proyecto de estimulacion se debe descartar que las causas actuales de la disminucion de produccion no se deban al sistema de flujo . Grandes sumas de dinero pueden perderse por cambios equivocados de un componente dentro del sistema.

Ejemplo. 10. Considere en el siguiente ejemplo, dos pruebas de flujo , a traves de un pozo con tuberia de produccion de 2 - 718 de pulgadas y con la siguiente informacion

-Presion Estatica ( PR ) = 3482 Lpc.

Presion de Burbujeo (Pb) = 3 600 Lpc Presion Fluyente en Cabezal (Pwh) = 400 Lpc Profundidad (H) = 10 000 pies.

11 h

Relacion Gas-Liquido (RGL) = 800 Pcn IBblsn

Corte de Agua (Fw) = 0.00

Gravedad API. = 35 .

Diametro de Tuberia (dt) = 2.441

Dos Prueba de Flujo: Caudal, Bbls Idia Presion, Lpc 1000 3240 2000 2990

Para los datos anteriores se pide encontrar: Eficiencia de flujo. Capacidad de produccion para tuberia 2-7/8, 3-1/2, Y 4 pulgadas para una presion fluyente del cabezal (Pwhn) constante e igual a 400 psi : La capacidad de produccion si la eficiencia se incrementa a 1.3 por tecnicas de estimulacion.

La eficiencia de flujo, con la informacion de las pruebas de flujo, se encuentra con eJ uso de la ecuacion (30) :

P~ PwfP j = 1 - - .-= 0 .0695 ;=> P2 = 1 - -- = 0 1413

P, P,

2.25[(0.0695)( 2000) - (0.1413)(1000)] F = = 0.5

(00695)2 (2000) - (01413)2 (1000)

Los vaJores de presion fluyente con el uso de Ja ecuacion de Vogel para diferentes caudales y para eficiencias de 0.5 y 1.3, se listan en Ja siguiente Tab1a 13.

Para Jos caudales asumidos encontrar la presion fluyente requerida utilizando los valores de 400 y 800 para presion fluyente en el cabeza (Pwhn) y para la relacion Gas-Liquido (RGL) respectivamente. La Tabla 13 lista presiones encontradas segun el tamano deja tuberia. La Figura 54 ensena los resultados del Analisis Nodal de la TabJa 13 .

La Tabla 14 presenta un resumen comparativo de los caudales encontrados para diferentes condiciones de flujo - eflciencia y tamano de tuberia segun la Figura 54.

Se observa que para la tuberia 2 7/8 el aumento no fue significante, 10 que permite preyer un aumento minimo para tuberta 2 3/8 inclusive para un aumento de eticiencia equivalente a 160 %.

117

Tabla 13. Efecto de la Eficiencia de Flujo y Tamafio de Tuberia en el Analisis Nodal. Ejemplo 10.

Caudal, Bbls/dia Curva Inflow, Lpc Curva Outflow, Lpc

F = 0.5 F= 1.3 d=2.2441 d=2.992 d=3.476

1000 2998 3296 2220 2000 2478 3096 2570 2100 3000 1918 2880 3040 2440 2160 4000 1302 2644 3600 268-0 2320 5000 610 2377 3160 2480 6000 2067 2710 7000 1681 368~

8000 1086

4000

3500

.9- 3000

ai 2500 Q)g 2000

c: '0 1500 III

~ 1000 Il.

500

0

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Caudal, bb/dia

--.dt=2.441

-+--dt=2.992

~dt=3. 476

-IPR, F=0.5

-e-IPR, F=1 .3

Figura 54. Efecto de la Eficiencia y Tamafio de Tuberia en el Analisis Nodal. Ejemplo 10.

C

118

Tabla 14. Resultados del Analisis Nodal para el Ejemplo 10.

Caudal de equilibrio, Bbls / dia -

Eficiencia = 0.5 Eficiencia = 1.3

dt = 2.441 2600 3 160

dh= 2.992 3 610 4676 .

dl]= 3.476 4330 6550

Aumento 560 1 060 2220

• Variables de Ftujo Adicionales y su Efecto sobre el Caudal de Equilibrio.

Otras variables permanecen presentes en cualquier condicion 0 sistema de flujo considerado y sin embargo, no pueden ser alteradas tales como

Presion Estatica: a mayor presion estatica corresponde un mayor caudal de produccion, la IPR se desplaza hacia arriba. Relacion Agua Petroleo : el aumento del porcen~aje de agua aumenta los efectos hidrostaticos y la curva de outflow se desplaza hacia arriba disminuyendo el caudal de equilibrio. Presion del Separador: al disminuir la presion del ~eparador, en teo ria, el caudal de produccion debe aumenta; la curva outflow desciende. Indice de Productividad : al aumentar el indice de productividad la IPR se linealiza, la pendiente se suaviza y el caudal de equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Sin embargo, los cambios esperados y asociados con las anteriores variables son: La presion estatica disminuye. EI indice de productividad disminuye. Aumenta la relacion agua petroleo . Aumenta la relacion gas Iiquido . Disminuye el diametro efectivo de las tuberias . Se presenta dane de la formacion.

A excepcion del aumento de la relacion gas liquido los demas cambios motivan la disminucion de la tasa de produccion y por 10 tanto la tasa de produccion tiende a disminuir con el tiempo de produccion a menos que se realicen cambios en el sistema que contrarresten las variaciones senaladas.

119

• Amilisis de Sartas Combinadas de Produccion.

En muchas ocasiones, se hace necesario bajar una sarta de produccion de diferentes tamafios - combinada, por ejemplo, por la presencia de un empaquetamiento con grava y un liner en el fondo del pozo que reduce el espacio disponible. La opcion alterna de bajar una sarta de diametro reducido desde superficie puede afectar en forma considerable la capacidad de produccion. En tales casos el uso de la sarta combinada es una altemativa ventajosa; la tuberia de diametro mayor se baja desde superficie hasta el tope del liner.

EI punto de union de las dos sartas de tuberia suministra una posicion nodal conveniente para analizar el efecto sobre el caudal de equilibrio de los diferentes tamafios de tuberia que se permiten instalar como tramo superior. Para el desarrollo del procedimiento, la curva inflow comprende la seccion inferior de la sarta de tuberia y el yacirniento y la curva outflow considera la seccion superior - y de mayor diametlo - y los demas componentes del sistema ubicados aguas abajo, el procedimiento se detail a a continuacion definiendo a Pn como la presion fluyente en el punto de union de dos sartas de tuberia.

Asumir diferentes caudales A partir de la presion del separador obtener la presion fluyente requerida en el cabezal. (Pwhn) con el uso de flujo de Ja teoria de flujo multiH1Sico horizontal. A partir de cada valor de Pwhn y considerando diferentes tamafios de tuberia encontrar para el caudal asurnido la presiones en el node requerida (Pnn) con la teoria de flujo multifasico vertical. Obtener para cada caudal la correspondiente presion fluyente (Pwfd) - curva IPR. A partir de Pwfd obtener la presion de flujo en el node Pnd con flujo multifasico vertical.

En la Tabla IS se resumen los calculos secuenciales descritos, y en la Figura 55 se muestra la forma de los resultados finales .

Tabla 15. Secuencia de Pasos para un Amilisis Nodal y el uso de Sartas de Produccion Combinadas.

Caudal Pwhn Presion en el nodo requerida. Pnn Pwfd Pwnd dTi dn dn (IPR)

o