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M E X I C O
ACADEMIA DE INGENIERIA, A.C.
METODOLOGÍA DE “ENVOLVENTE OPERATIVA” PARA EL DISEÑO DE
POZOS DE GAS.
ESPECIALIDAD: INGENIERÍA PETROLERA
Ph.D. en Ingeniería Petrolera
26 de Marzo de 2015Palacio de Minería, México D.F
M E X I C O
Contenido
• Introducción
• Metodología de “Envolvente Operativa”para el Diseño de Pozos de Gas
• Ejemplo de Aplicación
• Conclusiones
M E X I C O
Contenido
• Introducción
• Metodología de “Envolvente Operativa”para el Diseño de Pozos de Gas
• Ejemplo de Aplicación
• Conclusiones
M E X I C O
Introducción
US Energy Information Administration – Natural Gas 2013
Principales 20 Países del mundo ordenados de acuerdo a sus reservas de Gas Natural
Reservas Mundiales de Gas Natural
Convencional
M E X I C O
Introducción
Cuencas de Shale Oil y Shale Gas Mundiales41 Países evaluados
35,782 Tcf Volumen Original de Shale Gas7,795 Tcf Técnicamente Recuperable
M E X I C O
Introducción
Oil & Gas Journal, Uncoventional Oil and Gas Report – Enero 2015
Cuencas No Convencionales de Norte América
M E X I C O
Introducción
Cuencas No Convencionales en
México
Reserva No Convencional estimada
Técnicamente Recuperable 545 Tcf
M E X I C O
Introducción
Anuario estadístico 2003-2013 Petróleos Mexicanos
Producción de Gas Natural en México
Reserva 1P al 1 de Enero
2014:
46.6 Tcf
M E X I C O
Introducción
Consumo de gas natural por sector y rama (enero 2015)Total 5,022 mmpcd
Fuente: Base de Datos Institucional PGPB.
Pemex2,160
43%
Industrial864
Distribuidoras417
Eléctrico1,431
Autogeneración150
17%8%
29%
3%
Exploración y Producción
Refinación
Gas y Petroquímica Básica
Petroquímica
Corporativo
1,249
392
189
330
0
Demanda Nacional por Sector
M E X I C O
Introducción
0
20
40
60
80
100
120
140
2005 2010 2015 2020 2025
Producción
América Europa
Asia Medio Oriente
Africa
Fuente: World total natural gas production by region, Reference case, Statistics 2013, IEA
0
20
40
60
80
100
120
140
2005 2010 2015 2020 2025
Consumo
América Europa
Asia Medio Oriente
Africa
Oferta y demanda de gas natural (TCF)
M E X I C O
Introducción
Precios GNL en el mundoCotizaciones al 18 de febrero de 2015 (USD/MMBtu)
EUROPA
ASIA
* Los precios en cursiva en verde y a la derecha de la diagonal se refieren a los vigentes una semana antes
Fuente: Elaborado por Pemex Gas y Petroquímica Básica con base en información de Platts International Gas Report.
$2.70/2.51So Cal
$ 2.83/2.66Nymex Henry Hub
$2.77/2.60Reynosa
$ 8.53/6.69Algonquin
$7.79/7.04UK NBP
$7.53/6.85Dutch TTF
$8.28/7.94Italian PSV
$6.60/6.75India
$6.75/6.75China
$6.95/6.90Japón
$6.95/6.90Corea del Sur
$7.31/6.90Germany EGT
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Introducción
Pth 43
2 1
Afluencia al Nodo
Pwf = Pws-DP1
Salida del Nodo
Pwf = Psep + DPEscurr + DPestran + DPTP
(Componente dominada por el Yacimiento)
(Componente dominada por tuberías del sistema)
ANÁLISIS DE PRODUCTIVIDAD TRADICIONAL EN POZOS DE GAS
Basado en Análisis NODAL TM
(Marca registrada de Flopetrol Johnston de Schlumberger)
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Introducción
Flujo de gas puede ocasionar problemas de erosión si se rebasa la velocidad crítica erosiva.
Velocidad crítica erosiva (𝑣c Erosiva).
M E X I C O
Introducción
El pozo puede llegar a ahogarse si el líquido se acumula en el fondo por no alcanzar la velocidad mínima de
acarreo de líquidos.
Velocidad crítica de arrastre de líquidos (𝑣c Rem-Liqu).
M E X I C O
Introducción
MOTORIZED
VALVE
ELECTRONICCONTROLLER
LUBRICATOR
FLOW TEEW/O-RING
BLEED
VALVE
CATCHERW/ARRIVAL
SENSOR
EXTERNALCABLE
MASTERVALVE
BUMPER SPRING
PLUNGER
BYPASSVALVE
TUBING STOP
Esto requiere el uso de sistemas artificiales para la extracción de los líquidos acumulados.
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Contenido
• Introducción
• Metodología de “Envolvente Operativa”para el Diseño de Pozos de Gas
• Ejemplo de Aplicación
• Conclusiones
M E X I C O
Metodología
Construcción de Curvas de Outflow para diferentes diámetros de tubería de producción
Seleccionar la más adecuada
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Metodología
Construcción de Curvas de Outflow para diferentes Pth con el diámetro de tubería de producción seleccionado.
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Metodología
Construcción de Curvas de Gasto Crítico Erosivo.
𝑣𝑐 =100
29𝑃𝛾𝑔
𝑍𝑅𝑇
0.5 𝑞𝑔𝐶𝑟𝑖𝑡−𝑒𝑟𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜@𝑐.𝑠. = 1.86𝑥102𝐴𝑃𝑡ℎ𝑍𝑇𝛾𝑔
0.5API RP 14E
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Metodología
Construcción de Curvas de Gasto Crítico para el Arrastre y Descarga de Líquidos en el Pozo.
Flores-Avila 2002
41
2cos27.14
gd
gl
ScritK
v
g
ggi vdN
88.123Re
Coeficiente de arrastre para esferas y cilindros (Whitaker, 1968)
𝑞𝑔𝐶𝑟𝑖𝑡−𝑅𝑒𝑚𝐿𝑖𝑞@𝑐.𝑠. =3.06𝑣𝑆𝑐𝑟𝑖𝑡𝐴𝑃𝑡ℎ
𝑇𝑍
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Fg
Metodología
Concepto de Velocidad Crítica
Fuerzas de Arrastre= Fuerzas por Aceleración (Gravitacional)
M E X I C O
Metodología
0.001
1.001
2.001
3.001
4.001
5.001
6.001
7.001
8.001
9.001
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
q@
cs (
MM
scfd
)
Pth (psia)
q crti de remosion de liquidos q crit. De erosion curva de potencial productivo del pozo
Envolvente Operativa.
Envolvente Operativa.
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Contenido
• Introducción
• Metodología de “Envolvente Operativa”para el Diseño de Pozos de Gas
• Ejemplo de Aplicación
• Conclusiones
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Ejemplo de Aplicación
Prueba de “Flow after flow”
100000
1000000
10000000
100000000
100 1000 10000
ΔP
2 (p
sia)
qg@ cs (Mscfd)
AOF≈5,428Mscfd
Prueba qg (scfd) Pwf (psia) ∆𝐏𝟐
1 1,300,000 3550 3,397,5002 1,555,000 3400 4,440,0003 2,000,000 3140 6,140,4004 3,000,000 2700 8,710,000
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Ejemplo de Aplicación
Construcción de la Curva de IPR
𝑛 =𝑙𝑜𝑔𝑞1 − 𝑙𝑜𝑔𝑞4
𝑙𝑜𝑔ΔP21 − 𝑙𝑜𝑔ΔP24=−0.28539
−0.29263= 0.9752 𝐶 =
q@𝑐𝑠
(Pws2 − Pwf
2)𝑛=
3000000
(8710000)0.9752= 0.51157
𝑞𝑔@𝑐𝑠 = 0.51157(Pws2 − Pwf
2)0.9752
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 1 2 3 4 5 6
PW
f(P
SIA
)
qg @ CS (MMSCFD)
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Ejemplo de Aplicación
Construcción de Curvas de Outflow para diferentes diámetros de tubería de producción
Seleccionar TP de 2 3/8”
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Ejemplo de Aplicación
Construcción de Curvas de Outflow para diferentes Pth para TP de 2 3/8”
.
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Ejemplo de Aplicación
Construcción de Curvas de Gasto Crítico Erosivo.
𝑣𝑐 =100
29𝑃𝛾𝑔
𝑍𝑅𝑇
0.5 𝑞𝑔𝐶𝑟𝑖𝑡−𝑒𝑟𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜@𝑐.𝑠. = 1.86𝑥102𝐴𝑃𝑡ℎ𝑍𝑇𝛾𝑔
0.5API RP 14E
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Contenido
• Introducción
• Metodología de “Envolvente Operativa”para el Diseño de Pozos de Gas
• Ejemplo de Aplicación
• Conclusiones
M E X I C O
Conclusiones
• La metodología propuesta se basa en un análisis en estado estacionario y presenta ventajas sustantivas sobre el análisis nodal convencional.
• La metodología propuesta es versátil y de fácil aplicación, dado que no requiere de complicados cálculos, simplemente es la integración de tres criterios conocidos y mejorados que son de uso estándar en la industria.
• El uso de la metodología propuesta para el diseño y análisis de pozos de gas permitirá reducir los problemas de erosión, así como también reducir los problemas de ahogamiento de pozos de gas por carga de líquidos.
M E X I C O
Conclusiones
• La metodología propuesta es una herramienta predictiva y correctiva para el diseño y análisis de operación de pozos de gas.
• La ecuación para el cálculo para la remoción de líquidos propuesta en la metodología tiene ventajas sobre la expresión propuesta por Turner, 1969, al reducir el error promedio de 30% a 6.3%, esto validado de forma experimental.
M E X I C O
Conclusiones
• La variación con el tiempo de los parámetros operativos del pozo no están considerados. Metodología basada en análisis en estado estacionario.
• No se contempla el uso de sistemas artificiales de levantamiento de líquidos, lo que puede representar una limitante en cuanto a tamaño del casing de explotación.
• No se toma en cuenta la eventual formación de hidratos en el pozo, lo que puede variar las condiciones operativas.
Limitantes: