pruebas de formación - intro (mod 05-sep-2010)
Post on 24-Jun-2015
756 Views
Preview:
TRANSCRIPT
© Franco Sivila
1 PRUEBAS DE FORMACIÓN
Última Modificación: 05-Octubre-2010
PREPARADO POR: FRANCO SIVILA
© Franco Sivila
2 ContenidoContenido
• Tipos de pruebas de pozo
• Objetivos de pruebas de pozo
• Pruebas de presión transiente (PTA)
• PTA para un pozo
• PTA para varios pozos
• Pruebas de productividad
• Análisis de datos de producción
© Franco Sivila
3 Tipos de pruebasTipos de pruebas
• Pruebas de presión transiente (PTA*)
• Pruebas de productividad
• Análisis de datos de producción
Build-up (restitución de presión)
Drawdown (flujo extendido)
Flow After Flow (Flujo Tras Flujo)
Isocronal
Isocronal modificada
Análisis de datos de producción para obtener datos que generalmente se obtienen por PTA
*Pressure Transient Analysis
© Franco Sivila
4 Objetivos de pruebasObjetivos de pruebas
• Estimación de propiedades de reservorio
• Localizar heterogeneidades del reservorio
• Caracterización de daño en el pozo
Permeabilidad
Porosidad
Presión de reservorio
Fallas
Límites
Estimación de coeficiente de daño (Skin; S)
Evaluación de daño en etapa de Perforación, Terminación y trabajos de Estimulación (fracturamiento, acidificación, etc)
Pruebas de presión transiente (PTA)
© Franco Sivila
5 Objetivos de pruebasObjetivos de pruebas
• Productividad
• Estimación de permeabilidad, Daño (S), coeficiente de turbulencia (D)
Determinar el potencial productivo del pozo a condiciones específicas de reservorio y pozo.
La productividad del pozo cambia en función del tiempo.
Estimar AOF (Absolute Open Flow) e IPR
Pruebas de productividad
© Franco Sivila
6 Objetivos de pruebasObjetivos de pruebasAnálisis de datos de producción
• Estimación de propiedades de reservorio
• Estimación de hidrocarburos recuperables (EUR)
• Caracterización de daño en el pozo
Permeabilidad
Porosidad
Estimación de coeficiente de daño (Skin; S)
Evaluación de daño en etapa de Perforación, Terminación y trabajos de Estimulación (fracturamiento, acidificación, etc.)
© Franco Sivila
7 Pruebas de presiPruebas de presióón n transientetransiente PTAPTA
PTA consisten en el registro de cambios de presión (a diferentes caudales) en función del tiempo y la interpretación de la información.
INPUT
[Caudal]
Reservorio
RESPUESTA
[Presión]
Interacción de: presión capilar, presión estática, fluidos, matriz…
Modificado mediante cambio de Choke
© Franco Sivila
8 PTA para un pozoPTA para un pozo• La respuesta del reservorio (presión) es medida en
un solo pozo.
Prueba Build-up (restitución) - cierre de pozo posterior a un periodo de producción.
Prueba Drawdown (flujo extendido) - producción de pozo por un periodo de tiempo considerable.
Prueba de Falloff (pozo inyector) - cierre de pozo posterior a un periodo de inyección (análogo a la prueba de BU).
Prueba de inyectividad (pozo inyector) - inyección de caudales medidos mientras se monitorea el incremento de presión (análogo a la prueba DD).
Tipos de pruebas para un pozo:
© Franco Sivila
9 PTA para un pozoPTA para un pozo
• Ejemplo de prueba BU
Abre pozo para limpieza
Cierra pozo
Abre pozo para periodo de flujo
Cierra pozo para BU
© Franco Sivila
10 PTA: varios pozosPTA: varios pozos• Caudal es modificado en un pozo y la presión es
registrado en uno o mas pozos.
Caracterizar cambios direccionales en las propiedades del reservorio
Determinar comunicación entre pozos
Permeabilidad (k) & producto porosidad-compresibilidad
Objetivos:
1. Pruebas de interferencia
2. Pruebas de pulso
Tipos de pruebas:
© Franco Sivila
11 PTA: varios pozosPTA: varios pozos• Pruebas de interferencia
1 pozo productor a caudal medido y controlado. Uno o varios pozos cerrados registrando cambios de presión.
NO deben existir otros pozos produciendo para que los cambios en el perfil de presión se atribuyan al pozo productor.
• Pruebas de pulso
1 pozo productor o inyector es abierto a producción y cerrado de forma que se genera una secuencia de pulso.
Uno o varios pozos cerrados registran la secuencia
© Franco Sivila
12 Pruebas de productividadPruebas de productividad
• Pronosticar caudales de gas a diferentes presiones de cabeza, presiones de separación, etc. (análisis de sensibilidad)
• Comparar productividad con otros pozos (AOF)
• Potencial del pozo puede describirse por la curva IPR
Objetivos
Tipos de pruebas de productividad
• Flujo Tras Flujo• Isocronal• Isocronal Modificada• Single Point (prueba de un caudal)
© Franco Sivila
13 Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
14
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
-- 50 100 150 200 250
Tiempo
Pres
ión
[psi
]
--
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-- 50 100 150 200 250
Tiempo
Cau
dal d
e G
as [
MM
SCFD
]
Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
15
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
-- 50 100 150 200 250
Tiempo
Pres
ión
[psi
]
--
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-- 50 100 150 200 250
Tiempo
Cau
dal d
e G
as [
MM
SCFD
]
FAFBU
DD
FAF: Flow After Flow (flujo tras flujo)
BU: Build-Up (restitución)
DD: Drawdown (flujo extendido)
Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
16
16Tiempo
Pre
sión
[psi
]Perfil de presiones
Primer Flujo
Segundo Flujo
Tercer Flujo
Cuarto Flujo
Inicia Build-up
El número de flujos generalmente es 4 pero pueden ser mas ó inclusive 3!!!!
También, el análisis puede realizarse con dos flujos pero en caso de tener problemas en la estabilización de un flujo el análisis es menos confiable
Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
17
17Tiempo
Pre
sión
[psi
]
Prueba de Flujo Tras Flujo (FAF): perfil de presiones durante la prueba
Primer Flujo
Segundo Flujo
Tercer Flujo
Cuarto Flujo
Inicio de periodo de flujo
Incremento de Choke gradual tiene como consecuencia la
declinación de presión e incremento de caudal de gas.
Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
18
18Tiempo
Pre
sión
[psi
]
Prueba de Flujo Tras Flujo (FAF): perfil de presiones durante la prueba
Primer Flujo
Segundo Flujo
Tercer Flujo
Cuarto Flujo
Presiones de fondo fluyente estabilizadas para análisis de
potencial de pozo.
Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
19
19 Tiempo
Pre
sión
[psi
]
Estabilización de presión
1320
1330
1340
1350
1360
1370
1380
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Cartesian Plot
m(p
) (ps
i2/c
p (*
1E-0
6))
Elapsed Time (hours)
GASEXAMP::P
En teoría la estabilización de la presión de fondo fluyente se da cuando esta no cambia en el tiempo. Esta condición se cumple únicamente cuando se
tiene un acuífero que proporcione manutención de la presión.
Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
20
Estabilización de presión
En la mayoría de las pruebas se considera flujo estabilizado cuando el diferencial de presión no es considerable. En la gráfica de perfil de presión
versus tiempo, se puede considerar flujo estabilizado a las zonas donde el perfil de presión es prácticamente horizontal.
En pozos donde la producción esta en etapa de declinación; la presión declina de forma continua. Por lo tanto, se puede considerar que la presión estabiliza
cuando la tasa de declinación es constante.
Estimación del tiempo de estabilización
2
e
Estabilización
r
1000 rt
k Pg
Esta ecuación muestra que el tiempo de estabilización en el periodo de flujo es función principalmente de la permeabilidad de la formación. Por lo tanto, formaciones con baja
permeabilidad requieren mayor tiempo de flujo para presentar un flujo estable.
Durante el diseño de la prueba FAF se puede estimar el tiempo de estabilización requerido para los flujos con la siguiente ecuación:
Pruebas de productividad Pruebas de productividad -- FAFFAF
© Franco Sivila
21 Tipos de pruebas Tipos de pruebas -- IsocronalIsocronal
© Franco Sivila
22Tipos de pruebas Tipos de pruebas –– IsocronalIsocronal modificadamodificada
© Franco Sivila
23 Tipos de pruebas Tipos de pruebas –– Single Single PointPoint
• Prueba para formaciones de baja permeabilidad
• Pozo debe fluir hasta alcanzar estabilización
• Requiere previo conocimiento del comportamiento de la productividad del pozo
• Comportamiento de la productividad puede estimarse de pruebas anteriores o pozos productores de la misma formación y características de terminación.
© Franco Sivila
24
• Método empírico
• Método teórico
• Método LIT
• Método empírico con seudo-presión
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
25
Información requerida:Flow Period
Gas Rate[MM SCFD]
Flowing Pressure[psia]
1 10.88 68892 14.34 68023 21.08 66284 26.45 6425
Reservoir Static Pressure: 7106.9 psia
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
26
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
Presión estática de reservoriorp
(en condiciones de flujo)
Presión de fondo en pozowfp
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
27
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
Origen de la ecuación es empírica
No proporciona una relación de la productividad del pozo en función del tiempo
2 2
gas r wfQ = C P - P n
2
gasQ = C P n
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
28
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
Efecto en potencial de pozo durante la vida productiva del pozo
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5000 10000 15000 20000 25000
Caudal de Gas [MSCFD]
Pre
sión
[psi
]
3500 psi
3250 psi
3000 psi
2750 psi
2500 psi
2000 psi
A medida que el reservorio es explotado la presión declina, por lo tanto, se tiene como consecuencia la perdida de
productividad.
Curvas IPR
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
29
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
2 2
gas r wfQ = C P - P
n
Análisis en gráfica Log-Log
1. Manipular ecuación exponencial de modo que se obtenga una ecuación lineal.
2 2
gas r wfLog Q = Log C P - P
n
2. Aplicar logaritmos a ambos lados de la ecuación
2 2
gas r wfLog Q = Log P - P Log C
n
3. Aplicar propiedades logarítmicas
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
30
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
Análisis en gráfica Log-Log
2 2
gas r wfLog Q = n Log P - P Log C
4. Aplicar propiedades logarítmicas para exponente “n”
2 2
gas r wfLog Q Log C = n Log P - P -
5. Modificar de modo que caudal de gas es variable de eje x
2 2
gas r wf
1 1 Log Q Log C = Log P - P
n n -
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
31
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
Análisis en gráfica Log-Log4. Aplicar propiedades logarítmicas para exponente “n”
Graficando el caudal (eje x) versus (eje y) se obtiene una recta.
El coeficiente “n” puede estimarse de la pendiente de la recta.
2 2
r wf gas
1 1Log P - P = Log Q Log C
n n -
m -x a=y
2P
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
32
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
Calculo de 2P
Flow Period
Gas Rate[MM SCFD]
Flowing Pressure[psia]
Pr2 - Pwf2
[psia2]1 10.88 6889 3.049 E+062 14.34 6802 4.240 E+063 21.08 6628 6.577 E+064 26.45 6425 9.227 E+06
Utilizar presión de reservorio medida (o estimada) durante el periodo de la prueba. El análisis del potencial
NO proporciona una relación de la productividad del pozo en función del tiempo
2 2 2 2res.P 7106.9 psi 5.0508 E+07 psi
Reservoir Static Pressure: 7106.9 psia
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
33
33
Flow Period
Gas Rate[MM SCFD]
Flowing Pressure[psia]
Pr2 - Pwf2
[psia2]1 10.88 6889 3.049 E+062 14.34 6802 4.240 E+063 21.08 6628 6.577 E+064 26.45 6425 9.227 E+06
Graficar datos en gráfica Log-Log
Caudal: eje x
: eje y
2 2 2 2res.P 7106.9 psi 5.0508 E+07 psi
2P
1.0 E+06
1.0 E+07
1.0 E+08
1.0 E+09
1 10 100 1000
Gas Rate [MM SCFD]
(Pr)2 -
(Pw
f)2 [psi
a2 ]
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
© Franco Sivila
34
2 2
gas r wfQ = C P - P n
Coeficiente “n” en la ecuación de Back-pressure
Coeficiente “n”
1n Flujo Laminar
5.0n Flujo Turbulento
Coeficiente “n” puede ser estimado de la inversa de la pendiente de la gráfica Log-Log
1.0 E+06
1.0 E+07
1.0 E+08
1.0 E+09
1 10 100 1000
Gas Rate [MM SCFD]
(Pr)2 -
(Pw
f)2 [psi
a2 ]
nm 1
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
© Franco Sivila
35
C : 3.854 E-05 mm SCFD/psi2n
10.9
14.3
26.5
21.1
ΔP2: 3.55 E+07 psia2
AOF: 113.0 mm scfd
n : 0.84
1.0 E+06
1.0 E+07
1.0 E+08
1.0 10.0 100.0 1000.0
Gas Rate [MM SCFD]
(Pr)2 -
(Pw
f)2 [psi
a2 ]
Potencial productivo (FAF): Análisis de Gráfica Log-Log
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
© Franco Sivila
36
Una ves determinados el valor de los coeficiente “n” y “C”se tiene la ecuación para determinar el caudal de gas para una determinada presión de flujo
2 2
gas r wfQ = C P - P n
0.72 2
gas r wfQ = 2.38 E-4 P - P
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
© Franco Sivila
37
Curva IPR (Inflow Performance relationship)
Static Pressure: 7106.8 [psi]
AOF 113 m m SCFD
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 20 40 60 80 100 120Gas Rate [mm scfd]
Pres
sure
[psi
a]
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método empírico (Rawlins and Schellhardt, 1936)
© Franco Sivila
38
Método Teórico
La ecuación para potencial productivo es:2 2 2r wfP - P = a Q + b Q
Donde:2rP : presión de reservorio (estática)2wfP : presión de fondo fluyente
a: constante
Q: caudal de gas
b: constante
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
39
La ecuación para potencial productivo es:
2 2 2r wfP - P = a Q + b Q
2 2r wfP - P = a + b Q
Q
y = a + m x
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método Teórico
© Franco Sivila
40
La ecuación para potencial productivo es:
Flow Period
Gas Rate[MM SCFD]
Flowing Pressure[psia]
Pr2 - Pwf2
[psia2]Pr2 - Pwf2/qsc
[psia2/mm scfd]1 10.877 6889 3.049 E+06 2.803 E+052 14.338 6802 4.240 E+06 2.957 E+053 21.083 6628 6.577 E+06 3.120 E+054 26.451 6425 9.227 E+06 3.488 E+05
2 2r wfP - P = a + b Q
Q
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método Teórico
© Franco Sivila
41
A
B
AOF: 83.539 [mm scfd]
Coefficient a: 62134.336 psia2/mmscfd
Coefficient b: 23224.920 psia2/mmscfd2
0.0 E+00
1.0 E+05
2.0 E+05
3.0 E+05
4.0 E+05
5.0 E+05
6.0 E+05
7.0 E+05
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
Gas Rate [MM SCFD]
(Pr)2 -
(Pw
f)2 /q
sc
[ps
ia2 /m
m s
cfd]
Gráfica cartesiana para determinar coeficientes y AOF:
2 2r wfP - P = a + b Q
Q
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método Teórico
© Franco Sivila
42
Método LIT
Para el método LIT se utiliza la seudo-presión en sustitución de la presión:
2 2 2r wfP - P = a Q + b Q
2 2 2r wfP - P = A Q + B Q
Donde:
rP : seudo-presión de reservorio
wfP : seudo-presión de fondo fluyente
Q: caudal de gas
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
43
Modificar ecuación:
2 2
r wfP - P= A + B Q
Q
y = a + m x
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método LIT
© Franco Sivila
44
Cálculo de la seudo-presión: ref
P
Pg
PP = 2 dP z
Requiere evaluar factor-z y compresibilidad del gas a diferentes presiones
= f Presión, Temperatura, Composición z
Factor-z puede ser evaluado mediante la gráfica de Standing y Katz o correlaciones tales como:
• Hall Yarborough
• Dranchuk y Abou Kassem
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método LIT
© Franco Sivila
45
Datos requeridos para evaluar viscosidad y factor-z
Evaluar viscosidad y factor-z para generar gráfica que relaciona presión con seudo-presión
Reservoir Static Pressure : 7106.8473 [psia]Reservoir Temperature : 150 [ºF]Gas Tpc : 360.5 [ºR]Gas Ppc : 668.3 [psia]Gas MW : 23
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método LIT
© Franco Sivila
46
46
0
500
1000
1500
2000
2500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Pressure [psia]
Ψ(P
) -
Pseu
do-P
ress
ure
[mm
psi
a2/c
p]
Tpr: 1.69
0.0000
0.2000
0.4000
0.6000
0.8000
1.0000
1.2000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Pseudo-reduced Pressure
Fact
or -
z
ref
P
Pg
PP = 2 dP z
0.0000
0.0100
0.0200
0.0300
0.0400
0.0500
0.0600
0.0700
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Pressure [psia]
Visc
osity
[cp]
Relación entre
presión y seudo-presión
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método LIT
Viscosidad
Factor-z
© Franco Sivila
47
Determinar valores de seudo-presión para presiones de fondo fluyente y presión de reservorio de la gráfica de seudo-presión versus presión
Flow PeriodGas Rate
[MM SCFD]Flowing Pressure
[psia]ψ
[mm psia2/cp]Δψ/qsc
[(mm psia2/cp)/ mm SCFD]1 10.88 6889.00 1841.13 4.852 14.34 6802.00 1819.65 5.183 21.08 6628.00 1776.00 5.594 26.45 6425.00 1723.91 6.43
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método LIT
© Franco Sivila
48
Determinar coeficientes A, B y AOF
2 6.5
2 1.1
10.9
14 .3
B - Δψ /qsc; 3.7
AOF: 116.6 MM SCFD0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0
Gas Rate [mm scfd]
Δψ
/qsc
[(m
m p
sia2 /c
p) /
mm
scf
d]
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método LIT
© Franco Sivila
49
Curva IPRψ: 1893.9 Static
AOF: 125.6 MM SCFD
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Gas Rate [mm scfd]
ψ [m
m p
sia2 /c
p]
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
Método LIT
© Franco Sivila
50
50
Método LIT - PanSystem
Log-Log AnálisisAplica método empírico y seudo-presiones
MMéétodos para antodos para anáálisis de pruebas de productividadlisis de pruebas de productividad
© Franco Sivila
51 BibliografBibliografííaa• Bourdet, D., Ayoub, J.A., and Pirard, Y.M., “Use of Pressure Derivative in Well-Test Interpretation”, SPE
Formation Evaluation, 1989, p. 293-302
• Earlougher, R.C., Advances in Well Test Analysis, SPE Monograph, 1977.
• Horne, R.N., Modern Well Test Analysis: A Computer-Aided Approach, Petroway Inc,Palo Alto, CA, 1990.
• Al-Hussainy R, Ramey HJ Jr and Crawford PB: “The Flow of Real Gases Through Porous Media,” Journal ofPetroleum Technology 18 (May 1966): 624–636.
• Ehlig-Economides CA, Hegeman P and Vik S: “Guidelines Simplify Well Test Interpretation,” Oil and Gas Journal (July 18, 1994).
• Al-Hussainy, R., Ramey, H. J., Jr., and Crawford, P. B., "The Flow of Real Gases through Porous Media," J. Petroleum Technol. (May 1966) 624-636; Trans. AIME 237.
• Cullender, M. H., "The Isochronal Performance Method of Determining the Flow Characteristics of Gas Wells," Trans. AIME (1955) 204,137-142.
• Jones, L. G., Blount, E. M., and Glaze, O. H., "Use of Short Term Multiple Rate Flow Tests to Predict Performance of Wells Having Turbulence,“ paper SPE 6133 presented at the SPE 51st Annual Meeting, New Orleans, Oct. 3-6, 1976.
top related