seleccin del dimetro del aparejo de produccin

UNIDAD IIDISEO DE APAREJOS DE PRODUCCION, FUERZAS APLICADAS Y SUS EFECTOS EN LA T.P.2.1 APAREJO DE PRODUCCININSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS

TECNOLOGAS DE LA PERFORACIN Y TERMINACIN NO CONVENCIONAL2.1 APAREJOS DE PRODUCCIN

El aparejo de produccin es el medio por el cual se transportan los hidrocarburos desde el yacimiento hasta la superficie.

El dimetro del aparejo de produccin debe ser tal que permita transportar los gastos de produccin esperados.El dimetro del aparejo es determinado mediante un anlisis nodal, el cual estudia simultneamente el comportamiento de flujo en el pozo (outflow) y el IPR (inflow performance relation).El punto de interseccin de estas curvas es el punto de solucin o punto de flujo natural, y determina el gasto de produccin y la presin de fondo fluyendo.

Invariablemente en los campos petroleros, la terminacin de un pozo es la primera intervencin por efectuar con los equipos de reparacin; la explotacin de hidrocarburos en una terminacin la determinan el fluido y la presin del yacimiento, existiendo diferentes mtodos de explotacin (instalacin).Por las diferentes caractersticas y profundidades de los yacimientos, existen diferentes tipos de instalaciones tales como:Instalacin abierta. Instalacin semicerrada.Instalacin cerrada.

Instalacin abierta: Se usa solamente tubera de produccin dentro de la tubera de revestimiento, emplendose en pozos de alta produccin y explotndose por el espacio anular o por la tubera de produccin indistintamente.Instalacin semicerrada. Se utiliza tubera de produccin y un empacador para aislar el espacio anular.Instalacin cerrada. Este diseo es similar al anterior, la nica diferencia es la instalacin de una vlvula de retencin alojada en un niple de asiento, seleccionando su distribucin en el aparejo.

FLUYENTE SIN EMPACADOR

Propiamente es la tubera de produccin colgada y situada a determinada profundidad sobre el intervalo productor.Los fluidos que aporte pueden explotarse por dentro y fuera de la TP, aunque no es recomendable que produzca por el espacio anular, ya que el interior de la TR se expone a daos por friccin y corrosin.

Fluyente doble.

Est formado por dos empacadores: uno permanente inferior y otro recuperable de doble terminacin superior; una junta de seguridad; dos vlvulas de circulacin y dos tuberas de produccin.

Se denomina sarta larga (S.L.) a la seccin por donde aporta fluidos el intervalo inferior y sarta corta (S.C.) por donde fluir el aceite y gas del intervalo superior.Las tuberas pueden seleccionarse de igual o diferentes dimetros.Se realiza mediante un anlisis nodal, que estudia simultneamente el comportamiento de flujo del yacimiento al pozo y el IPR. El anlisis nodal, relaciona las diferentes prdidas de presin en el sistema, Y en particular para este caso en el pozo, con la finalidad de optimizar la produccin, para su anlisis se selecciona el subsistema del pozo con el flujo del yacimiento, en donde se encuentra la unin de estos subsistemas en el punto denominado nodo funcional.

Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

El procedimiento consiste en seleccionar un numero de puntos o nodos en el pozo y dividir el sistema, la localizacin de los nodos generalmente mas usada se representa: Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

Las cadas de presin en el aparejo de produccin es resultado de los siguientes efectos:

Elevacin: Siendo el componente ms importante, representa el 90% de la cada de presin total y es una funcin de la densidad de la mezcla (agua, aceite y gas).Friccin: Depende del tamao y rugosidad de la tubera y es, principalmente, una funcin de la viscosidad del fluido.Aceleracin: Es el menos importante, en tuberas verticales, y es funcin del cambio de velocidad en la tubera.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

Se muestra un anlisis de sensibilidad, con el que se determina el dimetro ptimo del aparejo de produccin, observando que con un dimetro de 31/2 pg, se obtiene el mximo gasto. Las curvas tienen tres caractersticas importantes:Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

La seccin de pendiente negativa a gastos bajos es una indicacin de flujo inestable en la tubera.

El punto de inflexin de la curva indica el gasto crtico por debajo del cual el gas se separa del lquido y el pozo se cargar, cualquier gasto por abajo del gasto crtico matara el pozo.

La seccin de pendiente positiva de la curva, muestra los gastos y presiones en los que la velocidad es lo suficientemente alta para llevar los fluidos a superficie.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

El dimetro del aparejo debe ser tal que permita transportar los fluidos producidos con los gastos esperados, ya que si es muy pequeo restringir la produccin y si es muy grande se tendran flujos inestables e intermitentes. Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

Adems se incrementar el costo del pozo total, pues la geometra de las tuberas de revestimiento dependen directamente del tamao del aparejo de produccin.Es la presin con la cual aporta la formacin productora los hidrocarburos a travs del sistema de produccin, y es necesario conocer para identificar el tipo de aparejo de produccin a utilizar.

Este parmetro puede obtenerse de las curvas de anlisis de variacin de presin:

ndice de Produccin. Dimetro de la tubera de produccin. Presin de trabajo.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin presin de yacimientoPresin de fondo fluyendo: se define como la presin que se encuentra en el fondo del pozocuando se encuentra produciendo (Pwf).

Presin de fondo esttica: se define como la presin que se encuentra en el fondo del pozocuando se encuentra sin produccin (Pws).

Presin de saturacin: es la presin a la cual se forma la primera burbuja de gas, al pasar dela fase lquida a la regin de dos fases (Pb).Determinacin del dimetro del aparejo de produccin presionesYa que la seleccin del dimetro de la tubera depende del comportamiento del pozo es necesario predecir la respuesta del yacimiento a los cambios de presin en el mismo. La respuesta del pozo a los cambios de presin se denomina comportamiento de afluencia.

El comportamiento de afluencia para un yacimiento es descrito en la ley de Darcy.

Determinacin del dimetro del aparejo de produccin IprHenry Darcy, investigando el fenmeno de flujo de agua a travs de filtros de arena, estableci la relacin existente entre el gasto y la presin por medio de la ley de Darcy. Dicha ley establece, que la creacin de una diferencial de presin DP, a lo largo de un empaque de arena de longitud L, resulta en un gasto constante dado por:

Con la expresin anterior, Darcy modela el fenmeno de flujo a nivel microscpico en el yacimiento, en trminos de cantidades microscpicas determinadas en laboratorio, sentado as las bases para los clculos de la ingeniera de yacimientos.

Determinacin del dimetro del aparejo de produccin ley de darcy

El termino comnmente ms usado para definir el comportamiento de afluencia de un pozo o ndice de productividad.El PI puede medirse desde una prueba de pozo o estimarse de las caractersticas de los fluidos de la roca.

Determinacin del dimetro del aparejo de produccin Ip O J

El anlisis nodal se define como una herramienta de sistema de aproximacin a la optimizacin del pozo y se emplea para evaluar un sistema completo de produccin,analizando todos los elementos del sistema en conjunto (Anlisis del comportamiento de la presin en el sistema).

Determinacin del dimetro del aparejo de produccinanlisis nodal. Los objetivos del anlisis nodal son:

1. Determinar el gasto al que producir un pozo, considerando la geometra del pozo y las limitaciones de la terminacin.2. Determinar las condiciones de flujo a las que un pozo se agotar.3. Determinar el momento apropiado para la instalacin de un sistema artificial de produccin y asistir en la seleccin optima del sistema.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin Los objetivos del anlisis nodal son:

4. Optimizar el sistema para producir el gasto objetivo econmicamente.5. Verifica cada componente del sistema para determinar si esta restringiendo innecesariamente la produccin.6. Permitir a los ingenieros el rpido reconocimiento de la forma de incrementar el gasto de produccin.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin La razn fundamental de someter un sistema de produccin a la tcnica de anlisis nodal es simplemente porque sta involucra en sus clculos a todos los elementos del sistema, permite determinar el efecto de su variacin en la capacidad de transporte, y tener una imagen de conjunto del comportamiento del pozo.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin Desde la perspectiva de evaluacin esto es posible; sin embargo, en condiciones de diseo, sin restricciones econmicas, es factible dimensionar el sistema de produccin en su conjunto para obtener la capacidad de transporte requerida, o bien, la capacidad de transporte idnea, teniendo como limitante tan solo la capacidad de afluencia del yacimiento del pozo.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin El anlisis nodal se puede aplicar a pozos fluyentes, inyectores o productores mediante un equipo artificial de produccin.

La determinacin del dimetro o dimetros nominales, por donde fluir la produccin de un pozo se realiza mediante el uso de la tcnica de anlisis nodal. Sin importar la condicin de flujo (natural o artificial), el anlisis nodal permite obtener las mejores condiciones de flujo tanto en produccin como en ahorro de energa. As se alarga la vida productiva de un pozo.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin

La aplicacin de la tcnica nodal a un sistema de produccin, permite identificar los elementos que limitan la capacidad de flujo del sistema; es decir, que el anlisis nodal se emplea para diagnosticar la variacin del gasto de produccin al realizar alguna de las modificaciones siguientes: Presin de separacin. Eliminar o sustituir vlvulas o conexiones inapropiadas. Colocar separadores a boca del pozo. Cambiar dimetro de la T.P. Cambiar dimetro de la L.D. o construir una adicional. Instalar un sistema artificial de produccin.

El anlisis de sensibilidad de cada variable del Sistema Integral de Produccin deber tener como objetivo determinar el mejor escenario de produccin y por ende optimizar el sistema. Sntesis del anlisis nodal. Este tipo de estudios se realizan con programa especficos que contiene todas las herramientas de clculo para evaluar las condiciones de flujo en la vecindad del pozo (IPRs), el flujo multifsico en las tuberas, tanto en el interior del pozo, como en la lnea de descarga, la prediccin del comportamiento PVT de los fluidos producidos y hasta el comportamiento del abatimiento de presin en los estranguladores. Su uso es de gran inters por la integracin de los diferentes elementos del pozo.Determinacin del dimetro del aparejo de produccin La seleccin del dimetro de la tubera de produccin consiste en efectuar un anlisis hidrulico para una variedad de condiciones de produccin (cambios de tamaos de tubera, gastos de produccin, presiones de separacin, etc). Bajo un criterio de explotacin predeterminado permite obtener, el tamao del aparejo de produccin, mediante el cual ste genera la mxima produccin posible, con el mayor ahorro de presin en cada una de las etapas de flujo por el que incurren los hidrocarburos.Determinacin del dimetro del aparejo de produccinANLISIS HIDRULICO Detrs de la aplicacin de esta tcnica, existe todo un trabajo previo de investigacin para determinar que modelo matemtico es el ms apropiado para caracterizar el flujo de fluidos a travs del yacimiento, as como la correlacin del flujo multifsico que mejor representa el flujo en la tubera de produccin, el estrangulador y la lnea de descarga.

Determinacin del dimetro del aparejo de produccin 1. Determinacin de los dimetros factibles de seleccin.2. Determinacin de las sartas mximas para cada tubera o arreglo de tuberas seleccionadas.3. Determinacin del dimetro con el mximo gasto.4. Determinacin del gasto ptimo, considerando todo el sistema de produccin.Determinacin del dimetro ptimo del aparejo de produccin Una vez cumplido la anterior, la determinacin del dimetro adecuado de la tubera de produccin puede obtenerse aplicando secuencialmente los siguientes pasos:NDICE DE PRODUCTIVIDADEl ndice de productividad representa la respuesta dinmica del yacimiento y las propiedades de sus fluidos con el rea de drene de un pozo especfico

Define la relacin que hay entre la tasa de produccin q y la presin de fondo fluyendo Pwf, para una presin esttica promedio del yacimiento Pe.

qPePwfqPwf1J*q= Pe -La ecuacin del ndice de productividad se puede considerar como la expresin de una rectaY = b + mxSi Pe = Pwf entonces q= 0, pozo cerrado sin fluirSi Pwf es igual a 0 entonces q= q mximaK * h 141.2 * Bo * U* (Ln (re/rw) + S)qo (Pe - Pwf)=Unidades:J = (bpd) / (Lb/Pg2)

NDICE DE PRODUCTIVIDADEcuacin de Darcy, flujo radial, para el clculo de la tasa de produccin, para yacimientos de aceite y gas disuelto bajo saturados con daoqo =K * h* (Pe - Pwf)141.2 * Bo * * (Ln (re/rw) + S)Donde:

qo= Tasa de produccin inicial BPDK= permeabilidad md.h= espesor del intervalo disparado pies.Pe= Presin promedio psiPwf= Presin fondo fluyendo psi141.2= Factor de conversin= Viscosidad CPS.re= Radio drene del pozo piesrw= Radio del pozo piesS= factor de dao al pozoUn pozo productor de aceite y gas, fue perforado en un yacimiento de aceite y gas disuelto bajo saturado; con los datos que se muestran a continuacin:re = 932 (pies)Pe= 1000 (lbs/pg2)K = 50 (md)h neto arena = 20 (pies) = 3 (cp)Boi = 1.25rw = 3.25 (pg) = 0.28 (pie)S = 0Determinar en forma analtica:El ndice de productividad del pozo; La tasa de produccin del pozo a una Pwf= 500 (lb/pg2); Ejercicio 1Frmulas a emplearK * h 141.2 * Bo * * (Ln (re/rw) + S)qo (Pe - Pwf)=J=qo = J * (Pe Pwf)qmax. = J * (Pe 0) conociendo Pe y q max. Se traza la recta y se deterninaEjercicio 1a) Determinar el ndice de productividad:K * h 141.2 * Bo * U* (Ln (re/rw) + S)qo (Pe - Pwf)=J=0.234 (BPD)/(lb/pg2)b) Taza de produccin del pozo con Pwf=500psi: qo = J * (Pe Pwf)117 (bpd)NDICE DE PRODUCTIVIDAD DE FORMA GRFICAEl ndice de productividad es representado por la curva de afluencia, construido por la tasa de produccin (eje x) y la presin de pozo fluyendo (eje y).

q(x)q(x)Pwf(y)0Pwfmaxq0Pwf0q1Pwf1q max0Del ejercicio anterior, grafica su curva de afluencia;

re = 932 (pies)Pe= 1000 (lbs/pg2)K = 50 (md)h neto arena = 20 (pies) = 3 (cp)Boi = 1.25rw = 3.25 (pg) = 0.28 (pie)S = 0J=0.234 (BPD)/(lb/pg2)qo = 117 (bpd)q(x)Pwf(y)0Pwfmaxq0Pwf0q1Pwf1q max0q(x)Pwf(y)0Pwfmax117500q1Pwf1q max0qmax. = J * (Pe 0) conociendo Pe y q max. Se traza la recta y se deterninaqmax. = J * (Pe 0)=J*Pe= 0.234(bpd)/(lb/pg2) x 1000(lb/pg2)=234bbd NDICE DE PRODUCTIVIDAD DE FORMA GRFICAqmax. = J * (Pe 0)=J*Pe= 0.234(bpd)/(lb/pg2) x 1000(lb/pg2)=234bbd q(x)Pwf(y)0Pwfmax1175002340q(x)Pwf(y)010001175002340NDICE DE PRODUCTIVIDAD DE FORMA GRFICAq(x)Pwf(y)010001175002340NDICE DE PRODUCTIVIDAD DE FORMA GRFICAANLISIS NODALLa tcnica de anlisis nodal el cual permitir establecer un conducto de flujo, para que:

Los hidrocarburos fluyan por energa propia o energa impuesta por el yacimiento.

Suban por la tubera de produccin de una manera controlada, por medio de un estrangulador.

Para posteriormente conducir los hidrocarburos por las lneas de descarga y los cabezales de recoleccin de la produccin, hasta llegar a los separadores;

Posteriormente los fluidos producidos son tratados para su entrega Refinacin, Gas y Petroqumica.

ANLISIS NODAL

ANLISIS NODALBalance de energa (Oferta y demanda).

El anlisis Nodal consiste en hacer un balance entre la oferta de energa propuesta por el yacimiento (Condicin natural) y la demanda de energa requerida por la infraestructura creada por los ingenieros, para la explotacin de los yacimientos petroleros (Pozo e instalaciones superficiales, para el manejo de la produccin).

La optimizacin de un sistema de produccin depende principalmente del conocimiento que se tiene sobre los diferentes elementos que lo constituyen.

ANLISIS NODAL

Pwfs = psiPws = PsiPwf = psiPwh = psiPsep = psi

Pwfs = psiPws = PsiPwf = psiPwh = psiPsep = psiPwsPwfsPwfPwhPsepANLISIS NODALANLISIS NODAL

Pwfs = psiPws = PsiPwf = psiPwh = psiPsep = psiEste procedimiento debe incluir, entre otras cosas, la interrelacin de las cadas de presin que ocurren en el sistema integral de produccin yacimiento- pozo-batera, es decir las propiedades del yacimiento, el estado mecnico del pozo y del equipo superficialEjercicio Propuesto 1

Pwfs = 4000 psiPws =5000 PsiPwf =3500 psiPwh = 2000 psiPsep = 200 psiDetermine la cada de presin total del sistema de anlisis nodal.Ejercicio Propuesto 2Un sistema de anlisis nodal, arrojo lo siguientes datos.CPT=5100 psiPsep= 322 psi

Calcular:a)Pwsb) Pwf cuando q=257 bpd y J=1.56 bpd/psi

Ejercicio Propuesto 3Un sistema de anlisis nodal, arrojo lo siguientes datos.Psep= 150 psiPlf= 186 psiPalm=85 psiPwh=390 psiPws=4730 psi

PwsPwfsPwfPwhPsepCalcular:a) CTP