PRODUCCION II.

UNIDAD 1: PREDICCIÓN DEL CESE DE LA PRODUCCIÓN DE UN POZO POR FLUJO NATURAL.

1.1PARÁMETROS QUE PERMITEN QUE UN POZO FLUYA NATURALMENTE.

En los yacimientos los fluidos están sujetos a la acción de varias fuerzas y energías naturales: fuerzas de presión, fuerzas de fricción por viscosidad, gravedad de energía y fuerzas capilares, las cuales actúan en el movimiento de los fluidos hacia los pozos o para retenerlos en el yacimiento. Cuando esas energías son suficientes para promover el desplazamiento de los fluidos desde su interior hasta el fondo del pozo y de allí a la superficie, se dice que el pozo fluye naturalmente.

Los factores que representan los parámetros más importantes en la selección del equipo de levantamiento artificial son:

* Inversión inicial* Relación gastos operacionales, ingresos mensuales* Vida útil del equipo* Números de pozos en levantamiento artificial* Disponibilidad del equipo excedente* Vida del pozo

-Parámetros que permiten que un pozo fluya naturalmenteCaracterísticas del yacimiento:* Presión: La presión natural del yacimiento es producto de la naturaleza misma, se deriva del mismo proceso geológico que formo el petróleo y del yacimiento que lo contiene, y de fuerzas relacionadas de sobrecarga que representa las formaciones suprayacentes y el agua dinámica subyacente.* Temperatura:En las practicas se toman medidas de temperatura en los pozos para tener idea del gradiente de temperatura que se expresa en un grado centígrado en por ciento intervalo constante de profundidad. el conocimiento de el gradiente es importante para estudios de producción y de yacimientos.la viscosidad disminuye cuando la temperatura aumenta.* Viscosidad:Es la resistencia que ofrece en fluido que se manifiesta como una resistencia a fluir.Es importante en la producción y transporte.

* Porosidad:Propiedad de una roca de tener espacios vacios entre sus moléculas materiales y es medida en porcentaje.* Permeabilidad:Propiedad de la roca de permitir el movimiento de un fluido.

1.2PRONÓSTICO DEL CESE DE PRODUCCIÓN POR FLUJO NATURAL.

El proceso de producción de un pozo de petróleo se inicia desde el instante en que los

fluidos comienzan a moverse desde el radio externo de drenaje del yacimiento y termina

cuando son recolectados en la estación de flujo. Los fluidos transportados pierden

energía en el yacimiento, en el pozo y en la línea de flujo que los lleva a la estación

recolectora. 

- pronostico del cese de producción por flujo natural

ANÁLISIS NODAL

* Definiciones básicas 

- presión del fondo fluyente:

Es la presión que se mide en el fondo de un pozo a nivel de la zona de cañoneo a

condiciones de flujo gobernadas por un estrangulador.

-Agua arriba: (sección de entrada)

Se utiliza para indicar los procesos que ocurre previo al proceso de estudio y que de

alguna manera influye en el o lo alimenta. (Es lo que esta adelante)

-Agua abajo: (sección de salida)

Se utiliza para indicar los procesos posteriores al proceso de estudio y que de alguna

manera se ve influenciado por el. (Es lo que esta de ultimo)

- nodo:

- contacto agua- petróleo

Es la profundidad máxima de la acumulación 

- yacimiento saturado:

Yacimiento cuya presión inicial es menor que la presión en el punto de burbuja.

- yacimiento subsaturados:

Yacimiento cuya presión inicial es mayor o igual que la presión en el punto de burbuja.

- presión de burbuja:

Es la presión a la cual se libera la primera burbuja de gas. Y también se llama presión de

saturación.

- radio de drenaje:

Es la distancia comprendida desde el centro del pozo y el límite de volumen de roca

permeable 

-Potencial del pozo: 

Tasa máxima a la cual la formación puede aportar fluidos al pozo la presión de fondo

fluyente es igual a cero.

- comportamiento de afluencia:

Representa la capacidad de un pozo de aportar fluido, es decir, el comportamiento de

flujo indicara la respuesta de la formación a los cambios de presión.

- relación gas- petróleo:

Representa la razón entre los pies 3 de gas a condiciones estándar del yacimiento con

respecto a los barriles producidos a condiciones normales.

- factor volumétrico: 

Este se designa por el símbolo Bo, y se define como el volumen que ocupa a

condiciones de yacimiento un barril normal de petróleo más el agua en solución 

- presión estática:

CAP: limite entre dos fluidos 

- sistema de producción:

Es aquel que tiene la capacidad de transportar fluido del reservorio hasta la superficie.

- está formado por: 

Esta formado por el yacimiento, la completación, el pozo y las líneas de flujo en la

superficie

* Curvas IPR

En yacimientos subsaturados existirá flujo de una fase liquida (petróleo) para Pwfs> Pb 

En yacimientos saturados existirá flujo de una fase liquida (petróleo) para Pwfs> Pb 

IP

* Ecuaciones de fluencia 

Flujo bifásico---- yacimiento saturado… ley de vogel 

Flujo monofásico ….. Yacimiento subsaturados…..ley de Darcy

En un sistema de producción se ven 2 presiones que no se ven afectado, son fijas y no

dependen del caudal:

-p. separador 

- p. yacimiento.

1.3INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL, CONCEPTO Y TIPOS.

El propósito de los métodos de levantamiento artificial es minimizar los requerimientos de energía en la cara de la formación productora, con el objeto de maximizar el diferencial de presión a través del yacimiento y provocar de esta manera, la mayor afluencia de fluidos, sin que se generen problemas de producción como pueden ser: arenamiento y conificacion de agua entre otros.Existen diversos métodos de levantamiento artificial entre los cuales se encuentran los convencionales y no convencionales.

METODOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL CONVENCIONALES: Son aquellos que poseen una aplicación común en la industria petrolera, ya que son los más utilizados en la producción de crudo actualmente. Dentro de este grupo encontramos.

BOMBEO MECANICO: es el método de levantamiento artificial más usado en mundo. Consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo de acción  reciprocante, abastecida de energía a través de una sarta de cabilla. La energía proviene de un motor eléctrico, o de combustión interna, la cual moviliza una unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas. El bombeo mecánico convencional tiene su principal aplicación en el ámbito mundial en la producción de crudo pesado y extra pesado, aunque, también se usa en la producción de crudos medianos y livianos.Para que ocurra la acción del bombeo, el pistón realiza un movimiento reciprocante dentro del barril, la tubería confina la sarta de cabilla de succión que acciona a su vez  la bomba en el subsuelo; posee válvulas fijas y viajera, son válvulas de no retorno, de bola y asiento de modo que solo permite el flujo en una sola dirección  hacia el cabezal.El volumen encerrado entre estas dos válvulas constituye la cámara de bombeo. Cuando el balancín está en el punto muerto de inferior, las válvulas fijas y viajeras se     hallan cerradas. Al comenzar la carrera ascendente, la presión de fondo y el efecto de succión del pistón permiten la apertura de la válvula fija; el fluido pasa del pozo hacia el inferior de de la bomba.Al mismo tiempo, la columna de fluido ejerce una presión sobre la válvula viajera y permanece cerrada durante la carrera ascendente fluido continua liberando la válvula hasta que el pistón llega  al punto muerto del pistón .La válvula fija y cierra y comienza la carrera descendente. El pistón se mueve hacia abajo y produce un punto de compresión cuando la presión interna es superior a la que existe en la válvula viajera, esta se abre y el fluido es trasferido al pistón hasta llegar al punto muerto inferior, donde se repite el ciclo de bombeo. No obstante hay que tener presente que la tubería deba ser capaz de soportar la presión debido a la columna de flujo sobre la bomba.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS: Este consiste como su nombre lo indica en inyectar gas a alta presión en la tubería del pozo, ya sea de manera continua para aligerar la columna hidrostática en la tubería de producción (flujo continuo), o a intervalos regulares para desplazar los fluidos hacia la superficie en forma de tapones de líquidos (flujo intermitente)

METODO DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL NO CONVENCIONALES: Son todas aquellas tecnologías desarrolladas y mejoradas en los últimos años. Entre estas se encuentran:BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE: es aplicable cuando se desea producir grandes volúmenes de fluido, en pozos medianamente profundos y con grandes potenciales. Son especialmente utilizados para crudos viscosos. Se considera un método de

levantamiento artificial, que utiliza una bomba centrífuga ubicada en el subsuelo para levantar fluidos aportados por el yacimiento desde el fondo del pozo hasta la estación de flujo.Se basa en el principio de centrifugación de fluidos, un rotante gira a alta velocidad y expulsa el fluido hacia la periferia  del rotor donde es ingresado a una tubería de descarga, este tipo de bombas tienen diferentes estados de centrifugación, es decir, no es un solo rotor, si no varios que colocados en formas sucesivas uno sobre el otro y alimentándose entre ellos para ganar mayor presión.

BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA: consiste en una maquina rotativa de desplazamiento positivo, compuesta por un rotor metálico, un estator cuyo material es elastómero generalmente, un sistema motor y un sistema de acoples flexibles. Este método consiste en el desplazamiento positivo de un volumen, ocasionado por una diferencia de presión producto de la transformación de la energía cinética en potencial cuando se combina el movimiento longitudinal a lo largo del mismo. La  bomba de cavidad progresiva o tornillo, es un equipo utilizado para el levantamiento artificial de crudo desde el subsuelo hasta la superficie.

* BOMBEO HIDRÁULICO: el fluido de potencia es tomado de un tanque y alimenta a la bomba triplex, pasa por el cabezal del pozo y se dirige a la bomba de profundidad. El fluido motriz retorna a la superficie junto con el petróleo extraído y es conducido nuevamente al tanque. 

MECANISMOS DE PRODUCCION: Son aquellos que aportan las energías necesaria para que los fluidos que se encuentran en el yacimiento fluyan o se desplacen hacia donde se encuentra una presión menor a la presión del yacimiento, en este caso los mecanismos de producción hacen que los fluidos se desplacen hacia el pozo, por medio del cual se trasladaran hasta la superficie. 

Los mecanismos de producción son:

* COMPRESIBILIDAD DE LA ROCA: en este tipo de mecanismos no importa si la presión del yacimiento se encuentra por encima o por debajo de la presión de burbujeo. Se ve influenciada por fuerzas tales como: fuerzas capilares debido a la presión capilar, fuerzas gravitacionales debido a la gravedad y fuerzas viscosas debidas a los diferenciales de presión y a potenciales de flujo

* EMPUJE POR CAPA DE GAS: en este caso se debe estar por debajo de la presión de burbujeo, el gas que se encuentra en el tope, al reducir la presión actúa como un pistón, se expande y empuja el petróleo hacia el pozo.

* EMPUJE HIDRÁULICO: en este caso se tiene un acuífero el cual no solo puede estar en la base del sistema, también puede ser lateral, al reducir la presión se expande y empuja al petróleo hacia el pozo.

* INYECCIÓN DE FLUIDOS: se puede inyectar agua en el fondo de la estructura que se une al acuífero y empuja petróleo, también se puede inyectar gas en el tope de la

estructura y se une a la capa de gas o se forma una capa de gas sino existe una.

FLUJO NATURAL: La tasa de producción de un pozo es producto de un perfecto balance entre la oferta de energía del yacimiento y la demanda de energía del pozo, incluyendo sus facilidades de transporte en la superficie. 

* COMPRESIBILIDAD DE LOS FLUIDOS: La compresibilidad de los Fluidos se da al haber un cambio en el diferencial de presión. Este cambio ocurre a mayor escala en los Gases.

* LIBERACIÓN DE GAS EN SOLUCIÓN: El fenómeno que da lugar a este mecanismo de Producción natural sucede al haber una disminución de Presión en el Yacimiento ya que el Gas que antes estaba en Solución logra escapar del petróleo, lo que probablemente forme una capa de Gas.

* SEGREGACIÓN GRAVITACIONAL: Este mecanismo de empuje ocurre en Yacimientos de gran Buzamiento y espesor ya que favorecen el avance del petróleo buzamiento abajo y mejora la relación Gas en solución Petróleo de la capa de Gas activa.

1.4CURVAS DE OFERTA Y DEMANDA DE ENERGÍA AL NIVEL DEL BOMBEO ARTIFICIAL.

CURVAS DE OFERTA Y DEMANDA DE ENERGÍA EN EL FONDO DEL POZO

La representación gráfica de la presión de llegada de los fluidos al nodo en función del caudal o tasa de producción se denomina Curva de Oferta de energía del yacimiento (Inflow Curve), y la representación gráfica de la presión requerida a la salida del nodo en función del caudal de producción se denomina Curva de Demanda de energía de la instalación (Outflow Curve). Si se elige el fondo del pozo como el nodo, la curva de oferta es la IPR (“Inflow Performance Relationships”) y la de demanda es la VLP (“Vertical Lift Performance”)

¿CÓMO REALIZAR EL BALANCE DE ENERGÍA?

El balance de energía entre la oferta y la demanda puede obtenerse numérica o gráficamente.

Para realizarlo numéricamente consiste en asumir varias tasas de producción y calcular la presión de oferta y demanda en el respectivo nodo hasta que ambas presiones se igualen, el ensayo y error es necesario ya que no se puede resolver analíticamente por la complejidad de las formulas involucradas en el cálculo de las P’s en función del caudal de producción. 

ALTERNATIVAS PARA AUMENTAR LA PRODUCCION

Existen varias opciones para aumentar la producción y por ende la recuperación de

hidrocarburos, cada una con diferentes costos, grado de dificultad y tiempo de respuesta. Lo ideal es que se formen equipos de trabajo que evalúen casa una de ellas para luego compararlas y emprender la mejor acción. Entre las principales alternativas están:

* Mejorar el conocimiento del yacimiento, empleando técnicas como sísmica y perfilaje de pozos se puede tener una mejor idea de las características de la formación. También al tenerse una historia de producción y presiones se puede refinar el cálculo de reservas originales de hidrocarburos, además permite corroborar los mecanismos de producción asociados al yacimiento e identificar la presencia de acuíferos.

* Perforar más pozos, al hacerse una revisión de datos geológicos y de producción se puede mejorar la descripción del yacimiento y así recomendar nuevos pozos en aéreas antes ignoradas.

* Ejecutar proyectos de recuperación secundaria o terciaria, en esta categoría se encuentran procesos como la inyección de fluidos ( gas, agua, vapor y productos químicos).

* Mejorar la productividad de los pozos existentes, con el paso del tiempo la producción de cada pozo se puede ver disminuida por problemas mecánicos como en perforaciones, alrededores del pozo y por la disminución en la eficiencia de métodos de levantamiento artificial por daños de equipos o aumentos en la producción de gas o de agua.

* Instalar sistemas de levantamiento artificial. Los principales métodos de levantamiento ayudan a mejorar la producción de dos formas: suministrando una energía extra en el fondo del pozo (por ejemplo bombas electrosumergible) o disminuyendo la densidad del fluido a producir, por ejemplo con inyección de gas, haciendo que una presión de fondo baje sea aun económica y operativamente apta para la producción.

* Revisión del sistema de tuberías y equipos de superficie, los cuales pueden estar restringiendo la producción si no están bien diseñadas para los cambios que puedan presentarse.

1.5 SEGUIMIENTO DEL NIVEL DINÁMICO DEL FLUIDO. SELECCIÓN DE UN MÉTODO DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL.