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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE PETRÓLEO
DEPARTAMENTO DE PRODUCCIÓN
“EVALUACIÓN DE LAS CORRELACIONES DE FLUJO MULTIFÁSICO APLICABLES A
POZOS DE GAS UBICADOS EN EL BLOQUE CARDÓN IV DEL GOLFO DE
VENEZUELA”
Anteproyecto de Trabajo Especial de Grado para optar al Título de Ingeniero de Petróleo
Autores:
Br. Fuenmayor Sánchez, Andrea.
C.I.: V-18.394.140.
Br. Valbuena Briceño, Leonela Ch.
C.I.: V-17.840.478.
Tutor académico: Tutor industrial:
Prof. Jesús Quintero Luzardo. Ing. Gilberto Arguello.
Maracaibo, Junio de 2011.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE PETRÓLEO
SOLICITUD DE ASIGNACIÓN DE TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
Autores:
Br. Fuenmayor Sánchez, Andrea.
C.I.: V-18.394.140
Telf.: 0414-6600050
Correo electrónico:
Br. Valbuena Briceño, Leonela Ch.
C.I.: V-17.840.478.
Telf:: 0414-6976748
Correo electrónico:
“EVALUACIÓN DE LAS CORRELACIONES DE FLUJO MULTIFÁSICO APLICABLES A
POZOS DE GAS UBICADOS EN EL BLOQUE CARDÓN IV DEL GOLFO DE
VENEZUELA”
APROBACIÓN
Los abajo firmantes aprueban el anteproyecto de Trabajo Especial de Grado, titulado:
“EVALUACIÓN DE LAS CORRELACIONES DE FLUJO MULTIFÁSICO APLICABLES A
POZOS DE GAS UBICADOS EN EL BLOQUE CARDÓN IV DEL GOLFO DE
VENEZUELA”
Que las bachilleres Andrea Fuenmayor Sánchez, portadora de la C.I Nº V- 18.394.140; y
Leonela Ch. Valbuena Briceño, portadora de la C.I Nº V- 17.840.478; presentan ante el
Consejo de la Escuela de Ingeniería de Petróleo de la Facultad de Ingeniería de LUZ como
requisito para optar al título de Ingeniero de Petróleo, según los reglamentos de grado de la
Universidad.
Maracaibo, XXXXXXXX de 2011.
Tutor académico.
Prof. Jesús Quintero.
Firma: ________________________
Jefe (E) del Departamento de Producción.
Prof. Leonardo Alejos.
Firma: ________________________
Coordinadora de Tesis y Pasantías.
Prof. Egda Prieto.
Firma: ________________________
ÍNDICE GENERAL
APROBACIÓN iii
1.1. Planteamiento y formulación del problema. 5
1.2. Objetivos de la investigación. 6
1.2.1. Objetivo general de la investigación. 6
1.2.2. Objetivos específicos de la investigación. 6
1.3. Justificación e importancia de la investigación. 7
1.4. Alcance de la investigación. 7
1.5. Delimitación de la investigación. 8
1.6. Antecedentes de la investigación. 8
1.7. Población y muestra. 11
1.8. Procedimiento metodológico de la investigación. 12
1.9. Cronograma de actividades. 14
1.1. Planteamiento y formulación del problema.
El Proyecto Rafael Urdaneta es uno de los más grandes planes de desarrollo para la
exploración y producción de gas no asociados en el Golfo de Venezuela. Este proyecto se
ubica en el quinto lugar de mayor importancia a nivel mundial y el primero en Suramérica. El
Proyecto Rafael Urdaneta está conformado por 29 bloques, 18 ubicados en el Golfo de
Venezuela y 11 al Noreste del Estado Falcón. En conjunto estos bloques alcanzan una
extensión aproximada de 30.000 Km2, con reservas estimadas de 26 TCF (billones de pies
cúbicos). Las reservas del bloque Cardón IV provienen de un yacimiento de calizas
arrecifales, lo cual constituye un importante hallazgo en las últimas décadas.
El yacimiento Mio Perla, correspondiente al Bloque Cardón IV, fue descubierto en el año
2009 con la perforación del Pozo Perla-1X; y a partir de esta fecha se han completado cinco
pozos (tres verticales, un side track y un pozo horizontal). Actualmente, estos pozos no se
encuentran activos pero se conoce su prospectividad debido a que se han realizado
diferentes pruebas que demuestran y garantizan su productividad.
Se sabe que a medida que un pozo se encuentra en producción, el yacimiento disminuye
paulatinamente sus niveles energéticos, trayendo como consecuencia una reducción en la
tasa de producción. Las correlaciones de flujo multifásico permiten predecir en que momento
existirá una declinación de los niveles energéticos del yacimiento y tomar las medidas para
optimizar los pozos a través del cálculo del gradiente de presión dinámico de estos. Las
correlaciones de flujo multifásico son usadas para determinar las pérdidas de presión
ocurridas como resultado del movimiento del fluido a través de la tubería. Esta declinación
de presión es ocasionada debido a las pérdidas de fricción, aceleración y efectos del peso
de la columna hidrostática del flujo vertical.
En la actualidad, existen algunos simuladores comerciales que determinan la curva de
gradiente dinámico de presión haciendo uso de las correlaciones disponibles en la literatura.
La determinación de la correlación de flujo multifásico que más se ajuste al perfil de
producción de los pozos permitirá determinar en un futuro el factor que está incidiendo en la
baja tasa de producción, en el caso de que la producción no sea la más óptima. Asumiendo
los planteamientos expuestos con anterioridad se formula el problema bajo las siguientes
interrogantes:
¿Cuáles de las correlaciones de flujo multifásico existentes son aplicables a los pozos del
yacimiento Mio Perla del bloque Cardón IV del Golfo de Venezuela?
¿Cuáles de ellas permiten predecir con mayor asertividad el comportamiento de la
producción?
1.2. Objetivos de la investigación.
1.2.1. Objetivo general de la investigación.
Evaluar las correlaciones de flujo multifásico en los pozos de gas ubicados en el bloque
Cardón IV del Golfo de Venezuela
1.2.2. Objetivos específicos de la investigación.
Establecer los parámetros necesarios para definir perfiles de presión según modelos
de simulación.
Generar el perfil de presiones y temperaturas considerando las correlaciones de flujo
multifásico, según las características de cada pozo, con la ayuda del simulador
PIPESIM.
Comparar los registros de presión y temperatura obtenidos en el campo con las
curvas de gradiente dinámico de presión y temperatura obtenidas mediante las
correlaciones disponibles.
Seleccionar las correlaciones que mejor se adapten al perfil de presiones en los
pozos de gas del bloque Cardón IV del Golfo de Venezuela.
Estudiar el potencial de producción de los pozos pertenecientes al bloque Cardón IV
con el uso de la correlación obtenida asociado al tipo de completación propuesta.
1.3. Justificación e importancia de la investigación.
Debido a la necesidad de conocer si los pozos están a la tasa óptima de producción, se
hace necesario precisar la correlación de flujo multifásico que se adapte a las condiciones
del pozo, ya que son usadas en conjunto con la curva de oferta del pozo, para planificar las
facilidades de producción del mismo y así determinar las prácticas de operación óptimas.
Las curvas de gradiente dinámico preparadas con las adecuadas correlaciones de flujo
multifásico han sido probadas como excelentes herramientas para los estudios de
producción y yacimiento.
Es por esto que el proyecto planteado persigue la determinación de una correlación de
flujo multifásico que más se adapte al perfil de producción de los pozos con el fin de predecir
alguna declinación de los niveles de energía del yacimiento y determinar, en el caso de que
ocurra una disminución de la tasa de hidrocarburos, los factores que incidan en la baja
producción. Todo ello con el propósito de tomar las medidas correspondientes y optimizar
los pozos para mantener una alta producción.
1.4. Alcance de la investigación.
La investigación está dirigida a determinar una correlación que permita estimar el
gradiente dinámico de presión en tuberías de los pozos del yacimiento Mio Perla, el cual es
un yacimiento de gas no asociado, para predecir en que momento existirá una declinación
de los niveles energéticos del yacimiento y tomar las medidas para optimizar la producción
de los pozos.
Actualmente, los pozos de dicho bloque no cuentan con estudios previos de este tipo
debido a que son nuevos descubrimientos, además, se estima que se perforarán nuevos
pozos con el fin de ampliar el horizonte productivo y la explotación de reservas de gas
asociadas a este yacimiento. De esta manera, se hace imprescindible realizar un estudio
que permita determinar un perfil de producción que sirva de modelo y referencia a otros
estudios que puedan ser desarrollados en el área.
1.5. Delimitación de la investigación.
Esta investigación se llevará a cabo en la empresa PDVSA Gas, en la Gerencia de
Producción Gas Occidente Costa Afuera, ubicada en el Edif. Rafael Urdaneta, piso 6 Oficina
6-06-1 Av.3-E con calle 76 Maracaibo, Estado Zulia; a partir de información disponible de los
pozos pertenecientes al yacimiento Mio Perla. La investigación se realizará en un periodo de
tiempo estimado de 6 meses, comprendido dentro del lapso de mayo hasta noviembre de
2011.
1.6. Antecedentes de la investigación.
Sánchez, C. (2010). DETERMINACIÓN DE LAS CORRELACIONES DE FLUJO
MULTIFÁSICO VERTICAL APLICABLES A LOS POZOS DEL YACIMIENTO BA-18 DEL
CAMPO BACHAQUERO LAGO. Trabajo Especial de Grado para optar al título de
Ingeniería de Petróleo. Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería. Maracaibo.
Realizó una evaluación de las principales correlaciones, seleccionadas en el simulador
Wellflo, para determinar la caída de presión dinámica en los pozos y contar con el método
confiable para el cálculo de la presión fluyente, conociendo el impacto que ello tiene sobre la
predicción y optimización de la producción. Asimismo, su investigación tuvo como resultado
que la correlación de flujo multifásico vertical que mejor se adaptó en la mayoría de los
casos estudiados fue la correlación de Hagedorn y Brown, presentando errores en los
cálculos menores al 10%, en las condiciones de producción de los pozos del yacimiento
Bachaquero 18, tanto para el cálculo de perfil de presiones como para el cálculo de presión
de fondo fluyente.
Esta investigación sirve como estudio base para el diseño y elaboración del presente
trabajo de investigación, ya que orienta en gran medida los aspectos considerados a tomar
en el momento en que se evalúan las Correlaciones de Flujo Multifásico en tubería vertical
con el fin de seleccionar la que mejor se ajuste al comportamiento de producción de cada
pozo. Además, ofrece una recopilación de muchas de las Correlaciones de Flujo Multifásico
que serán utilizadas para el desarrollo del presente trabajo.
Araujo, M. (2008). ESTADO DEL ARTE DE LAS CORREACIONES EMPÍRICAS Y
MODELOS MECANÍSTICOS DE FLUJO MULTIFÁSICO APLICADOS EN EL CÁLCULO
DE GRADIENTES DE PRESIÓN EN TUBERÍA INCLINADA Y FLUJO EN ESPACIO
ANULAR. Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniería de Petróleo.
Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería. Maracaibo. El autor planteó en su
investigación recopilar en un mismo trabajo los métodos de predicción usados en las
correlaciones y/o modelos mecanísticos disponibles en las literaturas para calcular el
gradiente de presión en tubería inclinada y flujo multifásico en espacio anular. Estableciendo
una metodología de cálculo apoyada en la elaboración de diagramas de flujo representativos
del procedimiento, para entender la aplicabilidad matemática de las correlaciones. Concluye
que ningún método es capaz de desempeñarse con absoluta precisión en todas las posibles
condiciones de flujo. Por ello, la mejor opción para calcular el gradiente de presión en pozos
es determinar cual método de predicción se adapta mejor al rango de los datos en estudio.
Esta investigación representa una guía básica para el estudio y desarrollo del presente
trabajo, ya que desarrolló una recopilación de los métodos de predicción usados en las
Correlaciones y/o Modelos Mecanísticos disponibles en las literaturas para calcular el
gradiente de presión en tuberías inclinadas y flujo multifásico en espacio anular. Debido a
que el trabajo de investigación presenta cierto grado de inclinación en alguno de los pozos
de estudio se hace necesario conocer cuáles son las correlaciones que mejor modelan el
comportamiento de producción de los pozos desviados.
Gonzales, M. y Hinestroza, C. (2006). ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN PARA EL
CÁLCULO DEL GRADIENTE DE PRESIÓN APLICADO A TUBERÍA VERTICAL. ESTADO
DEL ARTE. Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniería de Petróleo.
Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería. Maracaibo. Los autores condensaron en
un mismo trabajo toda la información disponible de las correlaciones y/o modelos
mecanísticos para predecir el gradiente de presión en tuberías verticales y permitir el
desarrollo de un sistema computacional ideal para predecir el gradiente de presión de un
flujo de fluidos multifásico a través de tuberías verticales.
Este trabajo sirve de base para la presente investigación, debido a que en él se
condensó toda la información disponible de las correlaciones y/o modelos mecanísticos
utilizados para predecir el gradiente de presión en tuberías verticales, tomándose de esta
manera como fuente informativa para la elaboración de las bases teóricas del proyecto de
investigación.
Pérez, J. y Quintero, A. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN PARA EL CÁLCULO DEL
GRADIENTE DE PRESIÓN APLICADO A TUBERÍA HORIZONTAL. ESTADO DEL ARTE.
Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniería de Petróleo. Universidad
del Zulia, Facultad de Ingeniería. Maracaibo. Las autoras plantearon la recolección de
todas y cada una de las correlaciones y/o modelos mecanísticos para predecir el gradiente
de presión en tuberías horizontales. Esto en conjunto con la elaboración de flujogramas de
solución correspondientes a cada una de dichas ecuaciones matemáticas, lo cual permitiría
en un futuro inmediato el desarrollo de un sistema computarizado que contenga no solo este
conjunto de ecuaciones sino también que permita en forma segura y efectiva la predicción
de los gradientes de presión que ocurre durante el flujo de fluido multifásico a través de
tuberías horizontales.
El presente trabajo tiene un aporte fundamental para la investigación ya que analiza e
interpreta el flujo de fluidos en tuberías horizontales a través de la recopilación de todas y
cada una de las correlaciones y/o modelos mecanísticos para predecir el gradiente de
presión en dichas tuberías. De esta manera se puede desarrollar mejor el comportamiento
de producción para el pozo horizontal que será estudiado en el trabajo propuesto.
Álvarez, J. y Piña, M. (2002). DETERMINACIÓN DE LAS CORRELACIONES DE
FLUJO MULTIFÁSICO VERTICAL EN POZOS DE LA UNIDAD DE EXPLOTACIÓN
LAGOTRECO. Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniería de Petróleo.
Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería. Maracaibo. Los autores establecieron las
correlaciones de flujo multifásico vertical que más aplican en los pozos asociados a la
Unidad de Explotación Lagotreco haciendo uso del simulador comercial PIPESIM 2000,
según las características de los crudos que se producen. Además, cotejaron la data real
aplicando modelos estadísticos, teniendo como resultado que las correlaciones de Ansari y
Ros presentaron el mejor comportamiento al ser probadas y comparadas con las 70 pruebas
fluyentes de las cuales disponían.
Esta investigación representa una gran ayuda para el presente trabajo de grado debido a
que sirve como referencia metodológica para determinar cuál es la correlación de flujo
multifásico que mejor se adapta a los pozos estudiados tomando en cuenta los parámetros
característicos de cada uno de los pozos. Además, utiliza el mismo software de simulación
que será utilizado en el desarrollo del trabajo.
1.7. Población y muestra.
Hernández y Col. (2006), define población como “conjunto de todos los casos que
concuerdan con determinadas especificaciones”. En el presente trabajo de investigación, la
población está constituida por 5 pozos los cuales pertenecen al Yacimiento Mio Perla en el
Bloque Cardón IV del Golfo de Venezuela, los cuales han finalizado su fase exploratoria y se
encuentran en estado inactivo.
Asimismo, de acuerdo a Hernández y col. (2006), la muestra se refiere a “un subgrupo
de la población de interés (sobre el cual se recolectarán datos, y que tiene definirse o
delimitarse de ante mano con precisión), éste deberá ser representativo de la población”.
Para la presente investigación la muestra y población se considerarán iguales. En la
siguiente tabla se especifican los pozos que representarán la muestra y su estado y
configuración (Ver tabla 1).
Tabla 1. Estados y configuración actual de los pozos en estudio. Fuente: PDVSA
Gas (2011)
Pozo Estado actual Configuración del pozo
Perla 1X Inactivo Vertical
Perla 2ST1 Inactivo Side Track
Perla 3X Inactivo Vertical
Perla 4X Inactivo Vertical
Perla 5 Inactivo Horizontal
1.8. Procedimiento metodológico de la investigación.
Para realizar el proyecto de investigación, se hace necesario establecer una serie de
actividades con secuencia lógica, las cuales tienen como finalidad guiar la investigación
hasta lograr alcanzar los objetivos trazados; estas actividades son las siguientes:
1.9. Cronograma de actividades.
MAYO-NOVIEMBRE DE 2011
ACTIVIDADESMAYO
2011JUNIO 2011 JULIO 2011
AGOSTO
2011
SEPTIEMBRE
2011
OCTUBRE
2011NOVIEMBRE 20||
SEMANAS 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Recopilación y validación de la información
Revisión bibliográfica
Planificación y diseño de la investigación
Simulación con PIPESIM
Comparar los registros de presión y temperatura obtenidos
en el campo con las curvas de gradiente dinámico de
presión y temperatura obtenidas mediante las correlaciones
disponibles.
Selección de las correlaciones que mejor se adapten al
perfil de presiones en los pozos de gas del yacimiento Mio
Perla del bloque Cardón IV del Golfo de Venezuela.
Análisis y estudio del potencial de producción de los pozos
pertenecientes al yacimiento Mio Perla del bloque Cardón
IV del Golfo de Venezuela con el uso de la correlación
obtenida asociado al tipo de completación propuesta.
Redacción, preparación y presentación del Trabajo Especial
de Grado
APROBADO POR:
Tutor académico: Tutor industrial:
Prof. Jesús Quintero Luzardo Ing. Gilberto Arguello
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