El Sistema de Produccin1.1 El Sistema de produccin y el proceso de produccinEl sistema de produccin est formado por el yacimiento, la completacin, el pozo y lasfacilidades de superficie. El yacimiento es una o varias unidades de flujo del subsuelocreadas e interconectadas por la naturaleza, mientras que la completacin (perforaciones caoneo), el pozo y las facilidades de superficie es infraestructura construida por elhombre para la extraccin, control, medicin, tratamiento y transporte de los fluidoshidrocarburos extrados de los yacimientos.- Proceso de produccinEl proceso de produccin en un pozo de petrleo, comprende el recorrido de los fluidosdesde el radio externo de drenaje en el yacimiento hasta el separador de produccin en laestacin de flujo. En la figura se muestra el sistema completo con cuatro componentesclaramente identificados: Yacimiento, Completacin, Pozo, y Lnea de Flujo Superficial.Existe una presin de partida de los fluidos en dicho proceso que es la presin esttica delyacimiento, Pws, y una presin final o de entrega que es la presin del separadorRecorrido de los fluidos en el sistemao Transporte en el yacimiento: El movimiento de los fluidos comienza en elyacimiento a una distancia re del pozo donde la presin es Pws, viaja a travs delmedio poroso hasta llegar a la cara de la arena o radio del hoyo, rw, donde lapresin es Pwfs. En este mdulo el fluido pierde energa en la medida que elmedio sea de baja capacidad de flujo (Ko.h), presente restricciones en la cercanasdel hoyo (dao, S) y el fluido ofrezca resistencia al flujo (o). Mientras masgrande sea el hoyo mayor ser el rea de comunicacin entre el yacimiento y elpozo mejorando el ndice de productividad del pozo. La perforacin de pozoshorizontales aumenta sustancialmente el ndice de productividad del pozo.o Transporte en las perforaciones: Los fluidos aportados por el yacimiento atraviesanla 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 la sobre-compactacin otrituracin de la zona alrededor del tnel perforado y a la longitud de penetracinde la perforacin; en el segundo caso la perdida de energa se debe a la poca reaexpuesta a flujo. Al atravesar la completacin los fluidos entran al fondo del pozocon una presin Pwf.o Transporte en el pozo: Ya dentro del pozo los fluidos ascienden a travs de latubera de produccin venciendo la fuerza de gravedad y la friccin con lasparedes internas de la tubera. Llegan al cabezal del pozo con una presin Pwh.o Transporte en la lnea de flujo superficial: Al salir del pozo si existe un reductorde flujo en el cabezal ocurre una cada brusca de presin que dependerfuertemente del dimetro del orificio del reductor, a la descarga del reductor lapresin es la presin de la lnea de flujo, Plf, luego atraviesa la lnea de flujosuperficial llegando al separador en la estacin de flujo, con una presin igual a lapresin del separador Psep, donde se separa la mayor parte del gas del petrleo. Elresto del gas se termina de separar en el tanque de almacenamiento.

1.2 Capacidad de produccin del sistemaLa perdida de energa en forma de presin a travs de cada componente, depende de lascaractersticas 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 lacapacidad de aporte de energa del yacimiento y la demanda de energa de la instalacin.La suma de las prdidas de energa en forma de presin de cada componente es igual a laprdida total, es decir, a la diferencia entre la presin de partida, Pws, y la presin final,Psep:Pws Psep = Py + Pc + Pp + PlDonde: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 ladisponibilidad actual de simuladores del proceso de produccin permite establecer dichobalance en otros puntos (nodos) de la trayectoria del proceso de produccin: cabezal delpozo, separador, etc.Para realizar el balance de energa en el nodo se asumen convenientemente varias tasas deflujo y para cada una de ellas, se determina la presin con la cual el yacimiento entregadicho caudal de flujo al nodo, y la presin requerida en la salida del nodo para transportary entregar dicho caudal en el separador con una presin remanente igual a Psep.Por ejemplo, s el nodo esta en el fondo del pozo:Presin de llegada al nodo: Pwf (oferta) = Pws - Py PcPresin de salida del nodo: Pwf (demanda)= Psep + PI + PpEn cambio, si el nodo esta en el cabezal del pozo:Presin de llegada al nodo: Pwh (oferta) = Pws py pc - PpPresin de salida del nodo: Pwh (demanda) = Psep + Pl Curvas de oferta y demanda de energa en el fondo del pozo: Curvas VLP / IPR.(VLP: Vertical Lift Performance e IPR: Inflow Performance Relationships)La representacin grfica de la presin de llegada de los fluidos al nodo en funcin delcaudal o tasa de produccin se denomina Curva de Oferta de energa o de fluidos delyacimiento (Inflow Curve), y la representacin grfica de la presin requerida a la salidadel nodo en funcin del caudal de produccin se denomina Curva de Demanda deenerga o de fluidos de la instalacin (Outflow Curve). Si se elige el fondo del pozo comoel nodo, la curva de oferta es la IPR y la de demanda es la VLP. Como realizar el balance de energa?El balance de energa entre la oferta y la demanda puede obtenerse numrica ogrficamente.Para realizarlo numricamente consiste en asumir varias tasas de produccin y calcular lapresin de oferta y demanda en el respectivo nodo hasta que ambas presiones se igualen,el ensayo y error es necesarios ya que no se puede resolver analticamente por lacomplejidad de las formulas involucradas en el calculo de las Ps en funcin del caudalde produccin.Para obtener grficamente la solucin, se dibujan ambas curvas en un papel cartesiano y seobtiene el caudal donde se interceptan.Para obtener la curva de oferta en el fondo del pozo es necesario disponer de un modelomatemtico que describa el comportamiento de afluencia de la arena productora, ellopermitir computar Py y adicionalmente se requiere un modelo matemtico para estimarla cada de presin a travs del caoneo o perforaciones (Pc) y para obtener la curva dedemanda en el fondo del pozo es necesario disponer de correlaciones de flujo multifasicoen tuberas que permitan predecir aceptablemente Pl y Pp. Las ecuaciones que rigen elcomportamiento de afluencia a travs del yacimiento completacin y el flujo multifasicoen tuberas sern tratados en los prximos captulos.1.3 Mtodos de produccion: Flujo natural y Levantamiento artificialCuando existe una tasa de produccin donde la energa con la cual el yacimiento oferta losfluidos, en el nodo, es igual a la energa demandada por la instalacin (separador yconjunto de tuberas: lnea y eductor), se dice entonces que el pozo es capaz de producirpor FLUJO NATURAL. Cuando la demanda de energa de la instalacin, en el nodo, essiempre mayor que la oferta del yacimiento para cualquier tasa de flujo, entonces serequiere el uso de una fuente externa de energa para lograr conciliar la oferta con lademanda; la utilizacin de esta fuente externa de energa con fines de levantar los fluidosdesde el fondo del pozo hasta el separador es lo que se denomina mtodo deLEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. Entre los mtodos de Levantamiento Artificial demayor aplicacin en la Industria Petrolera se encuentran: el Levantamiento Artificial porGas (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 BombeoHidrulico Reciprocante (BH.R) y el Bombeo Hidrulico tipo Jet ( B.H.J).El objetivo de los mtodos de Levantamiento Artificial es minimizar los requerimientosde energa en la cara de la arena productora con el objeto de maximizar el diferencial depresin a travs del yacimiento y provocar, de esta manera, la mayor afluencia de fluidos sin que generen problemas de produccin: migracin de finos, arenamiento, conificacinde agua gas, etc.1.4 Anlisis Nodal: Optimizacin del sistemaUna de las principales aplicaciones de los simuladores del proceso de produccin esoptimizar el sistema lo cual consiste en eliminar o minimizar las restricciones al flujo tantoen la oferta como en la demanda, para ello es necesario la realizacin de mltiplesbalances con diferentes valores de las variables ms importantes que intervienen en elproceso, para luego, cuantificar el impacto que dicha variable tiene sobre la capacidad deproduccin del sistema. La tcnica puede usarse para optimizar la completacin de pozoque aun no ha sido perforados, o en pozos que actualmente producen quizs en formaineficiente.Para este anlisis de sensibilidad la seleccin de la posicin del nodo es importante ya quea pesar de que la misma no modifica, obviamente, la capacidad de produccin del sistema,si interviene tanto en el tiempo de ejecucin del simulador como en la visualizacingrfica de los resultados. El nodo debe colocarse justamente antes (extremo aguas arriba)o despus (extremo aguas abajo) del componente donde se modifica la variable. Porejemplo, si se desea estudiar el efecto que tiene el dimetro de la lnea de flujo sobre laproduccin del pozo, es ms conveniente colocar el nodo en el cabezal o en el separadorque en el fondo del pozo. La tcnica puede usarse para optimizar pozos que producen porflujo natural o por Levantamiento Artificial.En la siguiente seccin se presenta, a travs de un ejemplo, la descripcin del uso de unode los simuladores mas completos del proceso de produccin: el Wellflo el cual nospermite determinar la capacidad de produccin del sistema y optimizarlo mediante latcnica del Anlisis NodalTM..