Download - 6.- Pozos de Inyección
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
1/12
ISBN 978-980-12-2581-2 200 Dep. Legal NoLF06120075002073
CAPTULO V
POZOS DE INYECCIN
La tcnica de anlisis nodal puede tambin ser utilizada en pozos
inyectores de agua o gas. En este caso, un nodo solucin permite aislar algncomponente del sistema pozo-yacimiento con el objeto de evaluar no solo la
tasa de inyeccin del pozo, sino tambin algn otro elemento del sistema, como
por ejemplo el dimetro de la tubera de inyeccin, con el fin de analizar su
impacto sobre la eficiencia en la inyeccin. En la actualidad, existen numerosos
campos petroleros sometidos a proyectos de inyeccin de agua o gas, a travs
de pozos perforados con ese fin, o mediante pozos productores o abandonados.
En cualquier caso, esta tcnica permitir evaluar cualquier pozo ya perforado o
suministrar la informacin bsica requerida en el diseo de nuevos pozos. La
metodologa de anlisis en pozos inyectores ser explicada en detalle en este
captulo y las consideraciones tericas aqu discutidas le suministraran al
ingeniero de produccin las destrezas mnimas requeridas en el anlisis de
pozos de inyeccin de agua o gas.
5.1 Pozos de Inyeccin de Agua
La inyeccin de agua representa uno de los proyectos de inyeccin de
fluidos mas ampliamente utilizados en el mundo. La aplicacin de este mtodo
ha sido reconocida desde 1880, cuando se comprob que la inyeccin de agua
incrementaba enormemente el factor de recobro en yacimientos productores de
petrleo. A travs de los aos, se han desarrollados algunos complejos y
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
2/12
POZOS DE INYECCIN 201CAPTULO V
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep..Legal NoLF06120075002073
sofisticados procesos de recuperacin mejorada, en un esfuerzo de recuperar
enormes cantidades de crudo dejados atrs en el yacimiento debido al
ineficiente mecanismo de recuperacin primario. Entre las razones
fundamentales por la cual la inyeccin de agua es uno de los proyectos ms
exitosos y preferencialmente utilizados son: disponibilidad de agua; bajo costo
de adquisicin y tratamiento del agua con respecto a otros fluidos; fcil inyeccin
del agua al yacimiento; y alta eficiencia de desplazamiento del petrleo por el
agua de inyeccin. Por otra parte, se debe tener sumo cuidado al momento de
planificar algn proyecto de inyeccin de agua, en especial, sobre aquellos
aspectos referidos a: disponibilidad de suficiente informacin de campo y
detallados estudios de laboratorio, tanto de rocas como de fluidos pertenecientesal yacimiento; detallados estudios geolgicos; cuantificacin de reservas;
saturacin de gas al momento de la inyeccin; identificacin y ubicacin de
contactos agua-petrleo CAP y gas-petrleo CGP ; disponibilidad de una fuente
confiable de agua y que adems sea compatible con el agua del yacimiento;
presin del yacimiento; mapas de permeabilidad; informacin obtenida de
pruebas pilotos de inyeccin; condiciones mecnicas de los pozos; entre otros.
Finalmente, el ingeniero debe mantener un seguimiento y control contino del
proyecto de inyeccin de agua, atendiendo no solo las facilidades en superficie y
los pozos inyectores, sino tambin evaluando el comportamiento de los pozos
productores. El xito de un proyecto de inyeccin de agua se fundamenta en el
mximo recobro de petrleo al ms bajo costo de operacin.
Generalmente, la evaluacin de un pozo inyector contempla la ubicacin
de un nodo solucin en el fondo del pozo. De esta manera, el sistema pozo-
yacimiento queda dividido en dos componentes: un componente formado por el
compresor o bomba de inyeccin, lneas superficiales y pozo, representado por
la curva de descarga; y un componente formado por las perforaciones y el
yacimiento mismo, y representado por la curva de capacidad de inyeccin del
yacimiento.
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
3/12
POZOS DE INYECCIN 202CAPTULO I
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep. Legal NoLF06120075002073
La ecuacin de semi-estado estable o cualquier otro mtodo emprico,
anteriormente discutido, puede perfectamente ser utilizado para estimar el flujo
de fluidos a travs del medio poroso. A manera de ejemplo y por tratarse de un
fluido monofsico, en este caso agua, la curva de capacidad de inyeccin del
yacimiento, tambin considerada por algunos autores como IPR de inyeccin,
puede perfectamente construirse mediante el siguiente procedimiento:
a-. A partir de la ecuacin de semi-estado estable, determine el ndice de
capacidad de inyeccin de la formacin *J como:
))/((
1008.7
4
3
3*
SrrLnB
hkJ
wrww +
=
, (5.1)
donde ky h representan la permeabilidad efectiva y el espesor del yacimiento,
en mD y pies , respectivamente. rr y wr son el radio de drenaje del yacimiento y
del pozo, respectivamente, expresado en pies . S define el dao de la
formacin. La viscosidad del agua w es afectada principalmente por
temperatura y su valor puede ser estimado mediante el uso de correlaciones
disponibles en la literatura o mediante grficos, como el mostrado en Fig. 5.1. El
factor volumtrico de la formacin wB , expresado en BnBbl / , generalmente es
considerado igual a 0.1 . Por tratarse de un fluido monofsico, incompresible y de
viscosidad constante, resulta claro de Ec. 5.1 que el valor de *J permanecer
constante para cualquier valor de presin de fondo fluyente de inyeccin *wfP .
b-. Asuma una tasa de inyeccin inyq y determine su correspondiente
diferencial de presin *P requerido para inyectar agua al yacimiento. De la
ecuacin de semi-estado estable, se tiene:
**
J
qP
iny= . (5.2)
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
4/12
POZOS DE INYECCIN 203CAPTULO V
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep..Legal NoLF06120075002073
Temperatura, oF
Kemit Brown (1984)
ViscosidadAbsoluta,cps
Temperatura, oF
Kemit Brown (1984)
ViscosidadAbsoluta,cps
Temperatura, oF
Kemit Brown (1984)
ViscosidadAbsoluta,cps
Figura 5.1. Ubicacin del Nodo en un Sistema de Produccin Pozo-Yacimiento.
La presin de fondo fluyente de inyeccin *wfP , correspondiente a la tasa
de inyeccin pre-seleccionada, puede ser obtenida como:
** PPPrwf += . (5.3)
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
5/12
POZOS DE INYECCIN 204CAPTULO I
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep. Legal NoLF06120075002073
Repita este procedimiento, asumiendo diferentes tasas de flujo, y liste los
resultados en un cuadro como el mostrado en Tabla 5.1
Tabla 4.1. Dimetros de Reductores.
qw P Pwf= Pr+P
BD lpc lpc
qw1 (P)1=q1/J (Pwf)1
qw2 (P)2=q2/J (Pwf)2
qw3 (P)3=q3/J (Pwf)3
: : :
qwn (P)n=qn/J (Pwf)n
c-. Construya un grfico de presin de fondo fluyente de inyeccin *wfP vs.
tasa de inyeccin inyq , tal como el mostrado en Fig. 5.2, y defina la curva de
capacidad de inyeccin del yacimiento o IPR de inyeccin.
d-. Determine la presin de fractura del yacimiento fractP ,. Generalmente, el
gradiente de fractura fractGrad es conocido. En caso contrario, su valor tiende a
estar alrededor de un valor promedio de pieLpc /7.0 . La presin de fractura, en
conjunto con la curva de capacidad de inyeccin del yacimiento, definen la tasa
mxima de inyeccin en el yacimiento. Grafique este valor, tal como se muestra
en Fig. 5.3.
e-. Construya la curva de descarga del sistema de tuberas de inyeccin.
Esta curva es anloga a la curva de demanda de un pozo productor. Para ello,
se debe estimar el gradiente dinmico de inyeccin de agua mediante alguna
correlacin, asumiendo una tasa de flujo. Tambin, se puede hacer uso de las
curvas tpicas de gradiente dinmico de presin (pozos de inyeccin de agua),
disponibles en la literatura. Una de estas curvas, se muestra en Fig. 5.4.
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
6/12
POZOS DE INYECCIN 205CAPTULO V
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep..Legal NoLF06120075002073
1inyq KKKKKK
inyq
*wfP
*
nwfP
*
2wfP
*
1wfP
2inyq
ninyq
rP
1inyq KKKKKK
inyq
*wfP
*
nwfP
*
2wfP
*
1wfP
2inyq
ninyq
rP
1inyq KKKKKK
inyq
*wfP
*
nwfP
*
2wfP
*
1wfP
2inyq
ninyq
rP
Figura 5.2. Construccin de la Curva de Capacidad de Inyeccin del Yacimiento o IPR de Inyeccin.
inyq
*wfP
Tasa Mxima de Inyeccin
Presin de Fractura
Curva de Capacidad de Inyeccin
inyq
*wfP
Tasa Mxima de Inyeccin
Presin de Fractura
Curva de Capacidad de Inyeccin
inyq
*wfP
Tasa Mxima de Inyeccin
Presin de Fractura
Curva de Capacidad de Inyeccin
Figura 5.3. Curva de Presin de Fractura del Yacimiento.
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
7/12
POZOS DE INYECCIN 206CAPTULO I
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep. Legal NoLF06120075002073
Kemit Brown (1984)Kemit Brown (1984)
Figura 5.4. Curva Tpica de Gradiente Dinmico de Presin. Pozos de Inyeccin de Agua.
En caso de hacer uso de alguna de las curvas de gradiente dinmico,
como las mostrada en Fig. 5.4, el procedimiento a seguir es el siguiente:
1-. Elija la curva de gradiente dinmico que mejor se adapte a las
caractersticas geomtricas del pozo en estudio.
2-. Comience con el valor de presin de cabezal de inyeccininywh
P , la cual es
generalmente conocida, y descienda verticalmente hasta interceptar la
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
8/12
POZOS DE INYECCIN 207CAPTULO V
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep..Legal NoLF06120075002073
curva de gradiente dinmico, correspondiente a una tasa de inyeccin de
agua preseleccionada, tal como puede apreciarse en Fig. 5.5.
Presin
Profundidad
inywhP *
wfP
D
TasadeAgua
Presin
Profundidad
inywhP *
wfP
D
TasadeAgua
Presin
Profundidad
inywhP *
wfP
D
TasadeAgua
Figura 5.5. Determinacin de la Presin de Fondo Fluyente de Inyeccin *wfP .
3-. Horizontalmente, intercepte el eje referido a profundidad y descienda
verticalmente una distancia equivalente a la existente entre el cabezal y el
fondo del pozo.
4-. Nuevamente, intercepte la curva de gradiente y ascienda verticalmente
para determinar la presin de fondo fluyente de inyeccin *wfP .
5-. Grafique cada valor de *wfP y su correspondiente inyq , tal como se muestra
en Fig. 5.6.
6-. Seleccione un nuevo valor de tasa de flujo y repita el paso 2 hasta 5 .
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
9/12
POZOS DE INYECCIN 208CAPTULO I
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep. Legal NoLF06120075002073
inyq
*wfP
1inyq
*
nwfP
*
2wfP
*
1wfP
2inyq
ninyqK
inyq
*wfP
1inyq
*
nwfP
*
2wfP
*
1wfP
2inyq
ninyqK
inyq
*wfP
1inyq
*
nwfP
*
2wfP
*
1wfP
2inyq
ninyqK
Figura 5.6. Construccin de la Curva de Descarga. Pozo de Inyeccin de Agua.
La curva de descarga ser definida por la unin de cada uno de estos
puntos, tal como puede apreciarse en Fig. 5.7 y su intercepcin definir la tasa
de inyeccin, la cual no representa la mxima, la mnima, ni siquiera la ptima.Es simplemente la tasa de inyeccin posible, bajo las condiciones actuales del
sistema. Esta tasa de inyeccin cambiar solo si existe el cambio de algn
elemento del sistema de inyeccin, tal como: dimetro de la tubera vertical,
presin de inyeccin, entre otros. Si se desea conocer el efecto de cambiar el
dimetro de la tubera de inyeccin por ejemplo, se repite el procedimiento
anteriormente mencionado con la particularidad que las curvas de gradiente
debern ser ajustadas al nuevo valor del dimetro. La Fig. 5.8 muestra el efecto
del cambio del dimetro de la tubera de inyeccin. Un anlisis similar puede
tambin realizarse, con el objeto de evaluar el efecto de variar la presin de
inyeccin en el cabezal. La Fig. 5.9 muestra el efecto que la presin de inyeccin
en el cabezal tiene sobre la inyeccin.
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
10/12
POZOS DE INYECCIN 209CAPTULO V
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep..Legal NoLF06120075002073
inyq
*wfP
Tasa de nyeccin
*wfP
inyq inyq
*wfP
Tasa de nyeccin
*wfP
inyq inyq
*wfP
Tasa de nyeccin
*wfP
inyq
Figura 5.7. Curva de Capacidad de Inyeccin y Descarga.
inyq
*wfP
2tiny
Dimetro Tubera de Inyeccin
21 tinytiny >
1tiny
tiny
inyq
*wfP
2tiny
Dimetro Tubera de Inyeccin
21 tinytiny >
1tiny
tiny
inyq
*wfP
2tiny
Dimetro Tubera de Inyeccin
21 tinytiny >
1tiny
tiny
Figura 5.8. Efecto del Cambio del Dimetro de la Tubera de Inyeccin.
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
11/12
POZOS DE INYECCIN 210CAPTULO I
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep. Legal NoLF06120075002073
inyq
*wfP
1whP
Presin de Inyeccin en el Cabezal
2whP
3whP
3whP
inyq
*wfP
1whP
Presin de Inyeccin en el Cabezal
2whP
3whP
3whP
inyq
*wfP
1whP
Presin de Inyeccin en el Cabezal
2whP
3whP
3whP
Figura 5.9. Efecto del Cambio de la Presin de Inyeccin en el Cabezal.
5.2 Pozos de Inyeccin de Gas
En un pozo de gas, se aplica el mismo procedimiento utilizado en pozos
de inyeccin de agua. La ecuacin de semi-estado estable para pozos de gaspuede ser utilizada para estimar el ndice de capacidad de inyeccin de la
formacin *J como:
))/((
10703
43
____
6*
SrrLnZT
hkJ
wrg +
=
. (5.4)
Podra asumirse que el valor de *J permanecer relativamente constante,
para cualquier valor de presin de fondo fluyente de inyeccin *wfP . Al asumir
una tasa de inyeccin inyq cualquiera, se puede determinar su correspondiente
diferencial de presin *P , utilizando para ello la Ec. 5.2.
-
7/24/2019 6.- Pozos de Inyeccin
12/12
POZOS DE INYECCIN 211CAPTULO V
ISBN 978-980-12-2581-2 Dep..Legal NoLF06120075002073
Finalmente, la presin de fondo fluyente de inyeccin *wfP ,
correspondiente a la tasa de inyeccin de gas pre-seleccionada, puede ser
obtenida mediante Ec. 5.3. La construccin de las curvas de capacidad de
inyeccin de gas y la curva de descarga, as como tambin el anlisis de
sensibilidad de ciertas variables de inters, como dimetro de tubera de
inyeccin, presin de inyeccin en cabezal, entre otros, seguirn una
metodologa similar a la utilizada en pozos de inyeccin de agua.