1 TALLER BÁSICO DE ANÁLISIS NODALLámina N°

2 Objetivos del Taller Suministrar al Ingeniero los conocimientos mínimos necesarios para comprender y ejecutar un análisis nodal de un sistema pozo-yacimiento. Desarrollar pericia suficiente para iniciar el trabajo empleando la herramienta de Análisis Nodal “WellFlo”, disponible en PDVSA. Motivar al ingeniero al uso de la herramienta para soportar la optimización, perforación y reparación de pozos.

3 Estructura del Taller PARTE 1 Fundamentos teóricos DefinicionesModelos de Influjo y Eflujo PARTE 2 ¿Cómo realizar un análisis nodal? Desarrollo de una metodología de trabajo Manejo del programa WELLFLO

4 TALLER BÁSICO DE ANÁLISIS NODALPARTE 1 Fundamentos Teóricos

5 Definición P3 P2 Psep=Pyac-(P1+ P2+ P3) P1 GAS LIQ THP Psep PyacFLUJO HORIZONTAL P2 Psep FLUJO VERTICAL Psep=Pyac-(P1+ P2+ P3) EL SISTEMA DE PRODUCCIÓN ESTÁ CONFORMADO POR EL YACIMIENTO (MEDIO POROSO), EL POZO (FLUJO MULTIFÁSICO VERTICAL) Y LAS INSTALACIONES DESPUÉS AGUAS ABAJO DEL CABEZAL, EN LAS QUE EL FLUJO ES ESENCIALMENTE HORIZONTAL. LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN QUE SE DAN EN EL SISTEMA SON: DEL LIMITE EXTERNO DEL YACIMIENTO HASTA EL FONDO DEL POZO (PE-PWF), LO CUAL INCLUYE LAS CAIDAS DE PRESION POR DAÑO Y SEUDO-DAÑO. DEL FONDO DEL POZO HASTA LA SUPERFICIE, POR EFECTO DE LA FRICCION, EL CAMBIO EN TEMPERATURA, REGIMEN DE FLUJO, DIAMETROS DE TUBERIA Y PESO DE LA COLUMNA. POR EFECTO DEL REDUCTOR EN CABEZAL Y CUALQUIER OTRA VÁLVULA DE CONTROL. PERDIDAS DE PRESION EN LA TUBERIA HORIZONTAL HASTA EL SEPARADOR, POR FRICCIÓN, RESTRICCIONES, DISTANCIA, ETC. LIQ MEDIO POROSO ANÁLISIS QUE COMBINA LOS DISTINTOS COMPONENTES ASOCIADOS A UN POZO, CON EL OBJETIVO DE PREDECIR LAS TASAS DE FLUJO Y OPTIMAR LOS COMPONENTES DEL SISTEMA Pyac Pwf P1

6 Curvas de Oferta-DemandaPr Tasa Real Demanda LA CURVA DE OFERTA MUESTRA EL VOLUMEN DE FLUIDO POR UNIDAD DE TIEMPO QUE EL YACIMIENTO ES CAPAZ DE APORTAR ANTE UNA CAIDA DE PRESION DETERMINADA. LA CURVA DE DEMANDA SE CONSTRUYE A PARTIR DE LAS CURVAS DE GRADIENTE DINÁMICO, Y ES REFLEJO DE LAS PERDIDAS DE PRESION A TRAVÉS DEL EDUCTOR DEL POZO A DISTINTAS TASAS DE FLUJO. EL CRUCE ENTRE LAS CURVAS DE OFERTA Y DEMANDA REPRESENTA LA PRODUCCIÓN REAL O ESPERADA DEL SISTEMA. LA FIGURA QUE SE MUESTRA, Y EL DESARROLLO DEL TALLER ESTARÁ ORIENTADO A DISCUTIR EL CASO EN EL QUE EL NODO SOLUCIÓN ES LA CARA DE LA FORMACIÓN. Oferta Qmax

7 Ecuación de Darcy (Flujo Continuo)LA ECUACIÓN DE DARCY PARA FLUJO CONTINUO ES LA MÁS COMÚN Y CONOCIDA. AUNQUE NO TODOS LOS SISTEMAS SON MODELADOS A TRAVÉS DE ESTA EXPRESIÓN, SI LO SON A TRAVÉS DE RELACIONES SEMEJANTES. ES IMPORTANTE QUE EL INGENIERO OBSERVE LA INFLUENCIA DE LOS DISTINTOS PARAMETROS EN LA TASA DE PRODUCCIÓN. k: permeabilidad efectiva h: espesor asociado al cañoneo : viscosidad de fluido re: radio exterior del yacimiento rw: radio del pozo Pe: presión de yacimiento Pwf: presión de fondo fluyente S: daño del pozo B: factor volumétrico

8 Curvas de Afluencia, Oferta o InflujoEcuación de Flujo semi-continuo monofásico LA ECUACIÓN DE DARCY PARA FLUJO SEMICONTINUO ES UNA EXPRESIÓN SIMILAR A LA ANTERIOR. LA PRESIÓN EN EL LÍMITE DEL AREA DE DRENAJE HA SIDO REEMPLAZADA POR LA PRESIÓN PROMEDIO DEL ÁREA DE DRENAJE. ko: permeabilidad efectiva al petróleo h: espesor asociado al cañoneo o: viscosidad de fluido X : factor de forma re: radio exterior del yacimiento rw: radio del pozo Pr: presión promedio de yacimiento Pwf: presión de fondo fluyente S: daño del pozo Bo: factor volumétrico del petróleo a’: factor de turbulencia

9 Fuentes de InformaciónK: pruebas de presión, análisis especiales de núcleos, correlaciones. h: espesor vertical de la arena asociada al cañoneo, registros de pozos : análisis PVT, correlaciones Pe: medición directa, niveles de fluidos, mapas de presión Pwf: medición directa, correlaciones de flujo multifásico ES IMPORTANTE CONOCER LA FUENTE DE DONDE PROVIENE LA INFORMACIÓN QUE SE EMPLEA, PARA TENER IDEA DE LA INCERTIDUMBRE ASOCIADA AL PRONOSTICO QUE SE REALICE.

10 Fuentes de Informaciónre: espaciamiento entre pozos, mapas de yacimientos. La expresión ln (x) = ln (re/rw) para sistema radial perfecto SISTEMA X SISTEMA X 4 1 LA ECUACIÓN DE DARCY, MODIFICADA POR STANDING, PRESENTA EL LOGARITMO NATURAL DE X, EN VEZ DE LN(Re/Rw). ‘X’ ES CONOCIDO COMO EL FACTOR DE FORMA, Y DEPENDE DE LA UBICACIÓN RELATIVA DEL POZO CON RESPECTO A LAS DIMENSIONES Y FORMA GEOMETRICA DEL YACIMIENTO O ÁREA DE DRENAJE. LAS TABLAS COMPLETAS PUEDEN ENCONTRARSE EN LA MAYORÍA DE LOS TEXTOS RELACIONADOS CON PRUEBAS DE PRESIÓN. 4 1 Consultar Matthews & Russell

11 Fuentes de InformaciónImpacto de ‘re’ el denominador de la ecuación de Darcy EN LA TABLA SE PUEDE OBSERVAR EL BAJO IMPACTO QUE TIENE EL RADIO DEL ÁREA DE DRENAJE Rw = pies

12 Fuentes de Informaciónrw: tamaño de la mecha de perforación, registro de calibración de hoyo B: análisis de fluidos, correlaciones S: pruebas de presiones, modelos teóricos, tanteo. OTROS CASOS W, xf: pruebas de presión, diseño y resultados del trabajo de fracturamiento L: longitud horizontal del pozo, registro GR/Rt kv: permeabilidad vertical, correlaciones, experiencia

13 Fuentes de InformaciónGrado de Confianza otorgado por los grupos de trabajo Permeabilidad % Espesor de la formación % Factores volumétricos, viscosidades % Presión estática % Presión de fondo fluyente % Radio externo % Radio del pozo % Daño % Conclusiones La confiabilidad del análisis nodal es generalmente < 100% Los parámetros con menor grado de confianza son S y K.

14 Corrección de Vogel para flujo bifásicoPr: presión promedio de yacimiento X: Factor de forma

15 Curvas de Oferta (Corrección de Vogel)Modelo lineal de Darcy Corrección de Vogel

16 Caracterización del DañoCOMPONENTES DEL DAÑO S = Sd + Sc+ + Sp +  Sseudo Sd : daño de formación Sc+ : daño por penetración parcial e inclinación del pozo Sp : daño por efecto de la perforación Sseudo:seudo-daños (turbulencia y efectos de las fases)

17 Caracterización del Dañors FÓRMULA DE HAWKINS Pe RADIO EFECTIVO DEL POZO h rw ks k rw’ = rw . e-s re

18 Mecanismos de daño de formaciónTaponamiento de gargantas porales, migración de finos Precipitación química Ca2++2HCO3- <---> CaCO3 (s)+H2O+CO2 (g) Ceras, parafinas y asfaltenos Daño por fluidos Emulsiones Permeabilidades relativas (bloqueo por agua) Cambios de humectabilidad Daño mecánico Compactación de la roca Pulverización durante el cañoneo y la perforación. Daño biológico Bacteria, especialmente en pozos inyectores

19 Curvas de Demanda o Eflujo (TPR, VLP)Cálculo de Gradientes Dinámicos P2 P P1 h Z P = Ph Pk Pf Hidrostático Cinemático Fricción fm: factor de fricción de Moody v: velocidad : densidad de fluido d: diametro de tubería

20 Factores que afectan las curvas de gradiente verticalPRESIÓN PROFUNDIDAD Diámetro de Tubería Tasa de Líquido Corte de Agua RGL1 RGLn RGL1 Prof. Equiv. Diámetro de Tubería Tasa de flujo Relación gas-líquido Densidad de líquido Relación agua-petróleo Viscosidad Régimen o patrón de flujo Deslizamiento entre fases

21 Correlaciones de flujo multifásico verticalTIPO A: No consideran deslizamiento ni patrones de flujo Poettmann & Carpenter Baxendell & Thomas Fancher & Brown TIPO B: Consideran sólo el deslizamiento entre fases Hagedorn & Brown TIPO C: Consideran deslizamiento y régimen de flujo Orkiszeski Duns & Ros Hagedorn & Brown modificada Aziz y colaboradores. Beggs & Brill Ansari Mecanística

22 Patrones de Flujo Burbuja (bubble): burbujas de gas dispersas en el líquido Slug: coalescencia de las burbujas de gas entre las cuales existe líquido disperso Neblina (churn): las burbujas de gas se hacen inestables y colapsan, creando un patrón altamente turbulento con ambas fases dispersas Anular: fase continua el gas. Líquido envuelve a la fase gaseosa, con existencia de gotas de líquido inmersas en él.

23 TALLER BÁSICO DE ANÁLISIS NODALPARTE 2 ¿CÓMO REALIZAR UN ANÁLISIS NODAL?

24 Metodología General de TrabajoINICIO INTROD. DATOS COTEJO DE TASA DE PRODUCCIÓN CALCULA TASA DE PRODUCCIÓN NO AJUSTA DATOS ¿CONFORME? NO ¿CONFORME? SI SENSIBILIDADES - PRONÓSTICO SI ACEPTA DATOS MODIFICADOS FIN

25 PANTALLA BÁSICA DE WELLFLOTEXTO ICONOS

26 Secuencia de introducción de datos1 2 6 4 3 5 Secuencia de introducción de datos

27 Formularios de Introducción de Datos1 2

28 Formularios de Introducción de Datos3 5

29 Formularios de Introducción de Datos6

30 Propiedades PVT de los FluidosASIGNA RGP Y %AYS POR LENTE PERMITE VERIFICAR Y AJUSTAR CORRELACIONES PERMITE USO DE CORRELACIONES

31 Propiedades PVT de los FluidosPERMITE AJUSTAR DIFERENTES PROPIEDADES PERMITE VERIFICAR Y AJUSTAR CORRELACIONES

32 Metodología para CotejoNIVEL 1 Modo ‘Manual’ Determina IP NIVEL 2 Modo ‘Control de Yacimiento’ Determina K, S a partir de IP NIVEL 3 Descompone S Soporta los resultados del NIVEL 2

33 CONTROL DE YACIMIENTO MODO MANUALPARÁMETRO DE TANTEO

34 CONTROL DE YACIMIENTO MODO MANUALCORRECCIÓN DE VOGEL =1-0.2

35 CONTROL DE YACIMIENTO MODO PARÁMETROS DE CAPASE OTORGA MÁS CONFIANZA A ‘K’ QUE A ‘S’ PARÁMETRO DE TANTEO

36 CONTROL DE YACIMIENTO MODO PARÁMETROS DE CAPA

37 Configuración del Área de DrenajeLETRAS AZULES INDICAN DEPENDENCIA DE LOS CÁLCULOS

38 Estimación del Daño PARÁMETRO DE TANTEO

39 Estimación del Daño Modelo pozo entubado10 20 POZO 10’ 60’ Hp=20’ YAC

40 Permeabilidades típicas de la grava importada

41 Estimación del Daño Modelo pozo fracturado

42 Estimación del Daño Modelo pozo fracturado

43 Cálculo de la Tasa de ProducciónPERMITE ESTIMAR LA PRESION Y LA TASA EN EL NODO SOLUCIÓN PERMITE ESTIMAR LOS GRADIENTES VERTICALES PARA UNA TASA DADA

44 Cálculo de la Tasa de Producción

45 Selección de la Correlación de Flujo Multifásico - vertical/horizontalDISPONE DE 16 CORRELACIONES DE FLUJO

46 Sensibilidades PERMITE REALIZAR HASTA DOS SENSIBILIDADES EN SIMULTÁNEOCADA SENSIBILIDAD PERMITE HASTA 10 VALORES

47 Cálculo de la Tasa de Producción

48 Presentación gráfica de resultados2 1 3

49 Carga de Información de Registros de Presión y Temperatura DinámicosFORMATO DEL ARCHIVO ‘nombrepozo.dvp’ TVD Pres (Temp)

50 Cotejo de registros de Presión y Temperatura dinámicos

51 AJUSTE DE CORRELACIONESDATOS MEDIDOS

52 Metodología para el CotejoINICIO ¿CONFORME? NO TANTEA CON IP (MODO MANUAL) SI ¿CONFORME?  DESCOMPONE ‘S’ NO ¿CONFORME? SI NO ACEPTA IP (J) COMO VÁLIDO AJUSTA DATOS SI  ACEPTA DATOS MODIFICADOS TANTEA CON ‘S’ y ‘K’ (LAYER PARAMETERS)  PARÁMETROS DE CONFORMIDAD: IP, TASA Y DATOS RAZONABLES

53 Ejercicios Caso 1: Cotejo Caso 2: Pronóstico Pozo vert. empacadoQo: 150 BPPD AyS: 1.0% RGP: 800 PCN/BNP ºAPI: 22º h: 15 pies ko: mD hp: 10 pies hoyo: 6-1/8” rev: 5-1/2” Prof: 3100’ Presion: ’ yac: 0.35 lpc/pie Tyac: 140°F Caso 2: Pronóstico Suponga que el pozo anterior es una recompletación y los datos de tasa de producción no se conocen Sensibilizar con distintos parámetros para evaluar impacto Emitir conclusiones