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Maracaibo, Marzo 2002
ESCUELA DE PETROLEO DE LUZ
PRESENTAR UNA METODOLOGIA PARA EL ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO DE POZOS CON LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS
DESCRIBIR ALGUNOS CRITERIOS DE OPTIMIZACIÓN DE SISTEMAS DE LAG.
RGL
P/HGRAVEDAD
FRICCIÓN
TOTAL
Ecuación general de la energía
Hg
V
dg
V..fm
g
.SENg
H
P
c
mm
c
mm
c
m
.2
.
2144
122
RGLgrad.min
Presión
Prof.
ID tub.
% AyS
qliq
Prof.
RGL
Para RGL’s mayores a RGLgrad.min. la presión fluyente en el fondo del pozoaumenta a medida que aumenta la RGL.
RG
L
gra
d.m
in
.
RGLgrad.min.= [ a + (b.Dv/1000) ] . cotgh (c.ql/1000)
Donde :a = (25.81+13.92 w) . ID2 -145b = 139.2 - (2.7766 +7.4257 w) . ID2 c = [(1-0.3 w). (3 –0.7 ID) + [ (0.06 – 0.015 w – 0.03 w ID) . Dov/1000] Con w= Fracción de agua y sedimento, adimensional. (w < 0.65)ID= Diámetro interno de la tubería de producción, pulg. (2, 2 ½ y 3)Dov= Profundidad del punto de inyección, pies. (2000< Dv <10000)ql= Tasa de producción de líquido, bn/d. (ql > 50)cotgh (x)= Cotangente hiperbólica de x = (e2x + 1) / (e2x - 1) Ejemplo: Para un pozo que produce 800 bpd de líquido con 50 % de AyS inyectando gas a una profundidad de 7900 pies en una tubería de 2-7/8” (ID= 2.441”) la RGLgrad.min. es de 1122pcn/bn.
Calculo de RGL para gradiente mínimo (W. Zimmerman)
ID (plg)
FW (frac)
DV (pies)
QL (bpd)
RGLf (pcn/bn)
a b cC*QL/ 1000
RGLmin (pcn/bn)
2.441 0.5 7900 800 422 50.3 100.5 1.22 0.98 1122
QINY = 560 Mpcnd
R.Maggiolo , Sept.1996
HOJA DE EXCEL: “RGLgrad-min”
Qliq.
Pwf AUMENTANDO OFERTA
DEMANDA
OFERTA
DISMINUYENDO
LA DEMANDA
q2 q3q1
Qliq.
Pwf
q1
AUMENTANDO
RGL
q2q3q4
Qiny de gas
QL,Qo,Bs/d
AUMENTANDO
QINY
Qiny_DISPONIBLE
Q_DISEÑO
DISEÑO
ESPACIAMIENTO DE MANDRILES
SELECCIÓN Y CALIBRACIÓN
DE VÁLVULAS
PwhPresión
Profundidad
Py
PwsPwf, ql
Dov
Pws
Dov
gg
RGLf
Pio
P
Piod
RG
Lt
Pwf
Presión
Profundidad
Pwh
Pio
PiodPpd
RGLi = RGLt - RGLf (pcn/bn)
qgi = RGLi . ql / 1000
qgi = ( RGLt - RGLf ) . ql / 1000
(Mpcn/d)
Sustituyendo RGLi
asiento ( qgi / P )
CERRADA
t i : TIEMPO DE INFLUJO t v : TIEMPO DE VIAJE t e : TIEMPO DE ESTABILIZACIÓN
Tc (min) = TIEMPO DE CICLO = t i + t v + t e
CIERRA
ABRE CIERRA CERRADA
ABRE
N = 1440 / Tc
AREA LIMITADA PARA
EL ESPACIAMIENTO
DE MANDRILES
Prof
Presión PkoPwh
RG
Lt , qL
Dpack - 60´
Válvula cerrada. Presión de apertura (Pod)
(Ab - Ap)
si R= Ap/Ab
Pg . (Ab - Ap)
Ppd . Ap
Ap
Pb . Ab = Pg (Ab - Ap) + Ppd. Ap
Pod = Pg = (Pbt - Ppd.R) / (1-R)Pg
Ppd
Pb
Pb . AbPb = Pg (1 - R) + Ppd. R
Despejando Pg ...
Válvula abierta. Presión de cierre (Pvcd)
si R= Ap/Ab
Pg . Ap
Ap
Pb . Ab = Pg (Ab - Ap) + Pg. Ap
Pvcd = Pg = Pb
SPREAD = Pod - Pvcd
(Ab - Ap)
Pg . (Ab - Ap)
Pg
Pg
Pb
Pb . AbPb = Pg (1 - R) + Pg. R
Pon
Prof
Presión Pko= Psist – 100 lpc
Ps = 50 lpc
Po1
Po
Pwh
Pon
Prof
Presión Po1Pwh
Ppd Pod1
RG
L1
AsientoR
Tv, Ct
Pb = Pod . (1-R) + Ppd . REn el pozo
Pvo = --------------Pb . Ct
1 - R
En el taller
Presión de calibración
(PTR)
qiny=RGLi . ql
460
12*5,155
12
Vg
kk
iod
pdk
iod
pdiodd
gasT
P
P
P
P
kk
gPC
Q
• Qgas: Flujo de gas, Mpcnd.
• Cd: Coeficiente de descarga, adimensional. (empíricamente Cd= 0.865)
• A: Área expuesta a flujo, pulg2.
• Piod: Presión de gas (aguas arriba), lpca
• g: Aceleración de la gravedad, 32.17 pie/seg2
• k: Relación del calor específico del gas a presión constante al calor especifico
a volumen constante. ( Cp/Cv= k= 1.27)
• Ppd: Presión de producción (aguas abajo), lpca g: Gravedad específica del gas inyectado, adimensional.
• Tv: Temperatura de flujo, º F.
Si (Ppd/Pg) < [ 2 / (k+1)] k/(k-1) = Ro existe flujo crítico y se debe hacer (Ppd/Pg) = Ro (aprox. 0.55)
FLUJO DE GAS A TRAVES DE ORIFICIOS Ecuación de Thornhill-Craver
Ecuación de THORNHILL-CRAVERPARA CALCULAR ASIENTO - DISEÑO
Grav.Gas Pgas Ppd Tv qiny (Mpcnd) Cd K (Cp/Cv)0.7 1150 1050 145 800 0.865 1.27
RESULTADOS PARCIALES
FC 1.120 RESULTADOSqinyc 896
Ppd/Pgas 0.91 Area pulg2= 0.0477
raiz 2.230 Asiento (1/64")= 15.78
HOJA DE EXCEL: “THORNHILL”
Válvula parcialmente abierta
Area del cono < Area del asiento
V á l v u l a S e m i a b i e r t a
(T h r o t t l i n g F l o w )
Area del cono > Area del asiento
Válvula Completamente Abierta
(O r i f i c e F l o w )
Stem Travel
Load Rate= 400 psi/pulg. Valv.1 1/2”
Load Rate= 1200 psi/pulg. Valv.1”
• Información del pozo en evaluación
• Metodología de Diagnóstico de pozos
• Criterios de Optimización de Sistemas de LAG.
• Información del pozo en evaluación
1. PRODUCCIÓN : Tasas de producción de fluidos, comportamiento histórico del pozo, Presiones THP,CHP,Psep, etc., Tasa de inyección de gas, Registros fluyentes de P y T, etc.
2. YACIMIENTO : Profundidad, Presión estática, Temperatura, Detalles de la completación, Pruebas de Restauración de presión bien interpretadas, etc.
3. INFRAESTRUCTURA : Diagrama final de Terminación del pozo, Longitud y tamaño de las tuberías de producción, revestimiento y línea de flujo superficial, equipo de Levantamiento, mandriles y válvulas, asiento y calibración.
Prof.
Presión
Temp
Tv Pod
Cerrada
Cerrada
Cerrada
THP CHP
Ppd TvPod
Ppd
Ppd TvPod
AbiertaqinyPwf
Pgas
Pgas
Pgas
Piod
R, Pvo, Ct, Pb
Ppd TvPod
Twh
TfonPunto medio de las perforacionesPwf
Qliq.
Pwf
DEMANDA
OFERTA
AOFq1
Pwf
Pws
Qliq.
Pwf
Variando la
RGL
q1 q2q3q4
Qiny de gas
QL,Qo,Bs/d
SUB-INYECTADO
SOBRE-INYECTADO“ OPTIMIZADO ”
Seleccionar y ajustar correlaciones para calcular propiedades de los fluidos.
Seleccionar y ajustar correlaciones de FMT para calcular las curvas de gradiente de presión.
Disponer de valores de K.h, EF, S para calcular curvas IPR’s representativas.
• Información del pozo en evaluación
• Metodología de Diagnóstico de pozos
• Metodología de Optimización de Sistemas de LAG.
METODOLOGIA DE OPTIMIZACIONMETODOLOGIA DE OPTIMIZACION
RECOLECTAR INFORMACION
A nivel de pozo - Producción. - Yacimiento.
- Infraestructura.
A nivel de Sistema - Presión y Capacidad de Compresión.- Sistema de distribución.- Sistema de recolección.- Balance de gas.
METODOLOGIA DE OPTIMIZACIONMETODOLOGIA DE OPTIMIZACION (CONT…)
DIAGNOSTICAR EL L.A.G. A CADA POZO Profundidad de Inyección: - Múltiple punto de inyección ?
- Mandril más profundo?
Consumo de Gas:- Subinyectado.- Sobreinyectado.
- Optimizado. Detectar cuellos de botella con Análisis Nodal
EJECUTAR ACCIONES A NIVEL DE POZO Diseño de nueva instalación: tipo de L.A.G. Rediseño de la instalacion ó Ajuste del consumo de gas Eliminar restricciones detectadas/Cambio de método de L.A.
OBTENER CURVAS DE RENDIMIENTO A CADA POZO
Tasa de Producción Neta vs. Tasa de Inyección de gas. Ganancia Neta (Bs./día) vs. Tasa de Inyección de gas.
OPTIMIZAR LA DISTRIBUCION DEL GAS DE LEVANTAMIENTO
Criterio 1 Maximizar la producción de petróleo. Criterio 2 Maximizar ganancias. Abrir OPTISIS
METODOLOGIA DE OPTIMIZACIONMETODOLOGIA DE OPTIMIZACION (CONT…)
Gracias