7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
1/29
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERA DE PETRLEOS
BUCARAMANGA, ENERO DE 2015
MTODOS DE PRODUCCIN:ANLISIS NODAL
Erik Giovany Montes Pez
Ingeniero de Petrleos UISEspecialista en Produccin de Hidrocarburos UIS
Candidato a Magster en Ingeniera de [email protected]
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
2/29
FLUJO DESDE EL YACIMIENTO AL SEPARADOR
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Fuente: Production Technology II. Institute of Petroleum Engineering, - Heriot-Watt University. Edimburgo.2007. Cap.1.
Las prdidas de presin
pueden ser agrupadas en
tres componentes
principales:
Prdidas de presin en el
yacimiento y
completamiento.
Prdidas de presin en el
tubing.
Prdidas de presin en
superficie.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
3/29
FLUJO DESDE EL YACIMIENTO AL SEPARADOR
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Fuente: Production Technology II. Institute of Petroleum Engineering, - Heriot-Watt University. Edimburgo.2007. Cap.1. Modificada
Presin
Distancia
Prdidas en superficieYacimiento +Completamiento
Completamiento
Prdidas en tubing
Yacimiento
Borde del rea
de drenaje
Cara del pozo
Pozo
Restriccin
del pozo Vlvula de
seguridad
Cabezal del pozo
Separador
Choke
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
4/29
FLUJO DESDE EL YACIMIENTO AL SEPARADOR
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Para analizar el flujo de los fluidos se debe realizar un anlisis de las prdidas
de presin generadas en las tuberas vertical (tubing) y horizontal (lnea deflujo).
ECUACIN DE BERNOULLI:
Donde:
1, 2 : Puntos inicial y final de la seccin de tubera
z : Altura del punto
P : Presin en la lnea en el punto estudiador : Densidad del fluido
v : Velocidad del fluido (v=Q/A)
DP : Prdidas por friccin
+
+
= +
+
+
Daniel Bernoulli
(1700-1782)
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
5/29
PRDIDAS DE PRESIN EN LA LNEA DE FLUJO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Una opcin que presenta buenaaproximacin es el uso de las
curvas de gradiente horizontal.
Estas son construidas a partir de
la ecuacin de Beggs & Brill paradiferentes condiciones:
Dimetro de tubera
Caudal
Gravedad API del crudo
Corte de agua
Relacin gas-lquido
Presin (P)
Longitud
(h)
Dimetro (pulgadas)
Caudal (Bls/da)
Gravedad API
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
6/29
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
El Anlisis Nodal es una tcnica que permite
analizar la cada de presin y el estado deproduccin de un pozo mediante el anlisis
de dos subsistemas: Aguas arribay Aguas
abajo, definidos por un Nodo (Punto de
referencia) que se ubica de acuerdo con la
naturaleza del estudio deseado.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
7/29
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
1
2
3
4
5
6 7
NODOS:
1. Separador
2. Choque en cabeza de pozo
3. Cabeza de pozo
4. Vlvula de seguridad
5. Choque de fondo de pozo
6. Fondo de pozo
7. Completamiento
8. Yacimiento
8
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
8/29
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
PARA QU?
El anlisis nodal se realiza con el fin deconocer la respuesta que tiene el sistema de
produccin cuando se realiza una variacin o
combinacin de los componentes, lo cual
ayuda a determinar las caractersticas
adecuadas del esquema de produccin.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
9/29
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Uno de los grandes beneficios del Anlisis Nodal es que permite realizar
anlisis de sensibilidad, es decir, evaluar la respuesta del sistema a la
variacin de los parmetros de diseo y de operacin.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
10/29
Presin
Produccin de lquido del pozo
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
El Anlisis Nodal se basa en la construccin de dos curvas para un nodo.
1. La curva de aporte (inflow) es la descripcin de la relacin entre el caudal y lacada de presin a travs de la formacin y otros componentes hasta el nodo.
2. La curva de demanda (outflow) describe la relacin entre el caudal la cada de
presin desde el nodo hasta el separador.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
11/29
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
RESUMEN DE LA METODOLOGA:
1. Determine cules son los componentes del sistema sobre los cualesdesea hacer una sensibilidad.
2. Seleccione el componente que va a ser optimizado.
3. Seleccione el nodo que mejor representa el efecto de los cambios en los
componentes seleccionados.
4. Desarrolle las ecuaciones representativas de la oferta y la demanda.
5. Seleccione los datos necesarios para calcular las prdidas de presin en
funcin de las tasas de flujo.
6. Determine el efecto del cambio de las caractersticas del componente
seleccionado.
7. Determine la tasa de flujo que circula por el sistema, mediante la
interseccin de las curvas de oferta y demanda.
8. Repita el procedimiento para cada uno de los componentes a optimizar.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
12/29
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
AnlisisNodal
Nodos Principales
Yacimiento
Fondo de pozo
Cabeza de pozo
Separador
NodosFuncionales
Tuberas ahusadas
Choque desuperficie
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
13/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL FONDO DE POZO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Presind
ef
ond
od
ep
ozo
Produccin de lquido del pozo
tbg1
tbg2
tbg3
Q1 Q2 Q3Qptimo
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
14/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL FONDO DE POZO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Presind
ef
ond
od
ep
ozo
Produccin de lquido del pozo
tbg1
tbg2
tbg3
Qptimo
IPR1
IPR2
Qptimofuturo
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
15/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL FONDO DE POZO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
1. Se asumen valores de Pwf y se calculan los correspondientes flujos, para construir
la curva IPR (Curva de inflow).
2. Se asumen varias tasas de flujo y se obtienen las presiones de cabeza necesarias
para transportar los fluidos a travs de la lnea de flujo horizontal hasta el
separador utilizando la apropiada correlacin de flujo multifsico (curvas de
gradientes en flujo horizontal).
3. Utilizando las mismas tasas asumidas anteriormente y sus correspondientes
presiones de cabeza, se determinan las presiones a la entrada de la tubera (nodode salida de flujo) empleando las correlaciones apropiadas para flujo multifsico
(curva de gradientes en flujo vertical) (Curva de outflow)
4. La interseccin de estas dos curvas muestra la tasa de flujo posible para el
sistema.
5. Repetir cambiando algn aspecto del sistema (tamao de las tuberas, presin delseparador o la curva de IPR a travs de un tratamiento de estimulacin).
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
16/29
ANLISIS NODAL
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
AnlisisNodal
Nodos Principales
Yacimiento
Fondo de pozo
Cabeza de pozo
Separador
NodosFuncionales
Tuberas ahusadas
Choque desuperficie
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
17/29
ANLISIS NODAL: NODO EN CABEZA DE POZO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
.
Presin
Produccin de lquido del pozo
IPR
Inflow tbg1
Inflow tbg2
Inflow tbg3
Outflow LF1
Outflow LF2Outflow LF3
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
18/29
ANLISIS NODAL: NODO EN CABEZA DE POZO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
1. Asuma varias tasas de flujo.
2. Utilice la presin del separador y determine las presiones de cabeza necesariaspara mover los fluidos a travs de la lnea de flujo. Estos valores representan la
solucin para el componente lnea de flujo de problema (Curva deoutflow).
3. Asuma tasas de flujo y con las ecuaciones de productividad determine las
correspondientes presiones de fondo en el yacimiento necesarias para producir
dichas tasas.
4. Con cada una de esas presiones de fondo y utilizando las correlaciones (o
grficas) determine las presiones de cabeza necesarias para mover los fluidos a
travs de la tubera de produccin vertical (Curva deinflow).
5. Grafique las presiones de cabeza obtenidas en el paso 2 versus las presiones de
cabeza obtenidas en el paso 4 para obtener la tasa de flujo.
6. Repetir modificando componentes.
NOTA:Se usa como nodo solucin el tope del pozo porque considerando la solucinen este punto la lnea de flujo es aislada y por lo tanto es fcil mostrar el efecto de
cambiar el tamao de la lnea.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
19/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL SEPARADOR
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Presi
n
Produccin de lquido del pozo
Inflow tbg1,LF1
PSEP1
PSEP2
PSEP3
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
20/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL SEPARADOR
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
1. Asumir varias tasas de flujo.
2. Comience en el fondo del pozo y determine la presin en el fondo fluyentenecesaria para producir las tasas de flujo asumidas.
3. Trabaje con los valores de Pwf obtenidos en el paso 2 como presiones de entrada
a la tubera y determine las correspondientes presiones de cabeza a partir de una
correlacin para flujo multifsico vertical.
4. Con las presiones de cabeza obtenidas en el paso 3, determine lascorrespondientes presiones de llegada al separador para cada tasa (Curva inflow).
5. Grafique la presin en el separador versus la tasa. Dibuje la lnea de valor de
presin constante en el separador (curva outflow). La interseccin de estas dos
lneas muestra la tasa de flujo posible.
6. Repita variando las dimensiones de los componentes del sistema.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
21/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL YACIMIENTO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Presin
Produccin de lquido del pozoQ1
PSEPARADOR
PSEPARADOR1
Pwh
PwF
PR
Q2 Q3 Q4
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
22/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL YACIMIENTO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Presin
Produccin de lquido del pozoQ1
PSEPARADOR
PSEPARADOR1
Q2 Q3 Q4
PWH
PWF
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
23/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL YACIMIENTO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Presin
Produccin de lquido del pozo
PSEPARADOR
PYAC
PYAC2
QHOYQFUTURO
PYAC3
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
24/29
ANLISIS NODAL: NODO EN EL YACIMIENTO
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
1. Se asumen varias tasas de flujo.
2. Tomando un valor de presin de separador, se determinan las presiones en lacabeza requeridas para mover los fluidos hasta el separador utilizando las
apropiadas correlaciones para flujo multifsico horizontal.
3. Utilizando las presiones de cabezal obtenidas en el paso 2 determine los valores
de la presin de fondo fluyente para las tasas asumidas haciendo uso de las
correlaciones apropiadas para el flujo multifsico vertical.
4. Con las presiones de fondo fluyendo obtenidas en el paso 3, determine los
valores de Pr requeridos para cada tasa de flujo asumida a un valor de J cte.
(curva deoutflow).
La ecuacin para el caso de J constante es:
Pr = Pwf + (Q/J)
NOTA: Se utiliza Pr como posicin solucin porque inmediatamente se puededeterminar la tasa de flujo para otra presin promedio en el yacimiento. Sin embargo,
esta solucin asume que no existe cambio en la relacin gas - petrleo, o agua del
pozo.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
25/29
NODOS FUNCIONALES: TUBERAS AHUSADAS
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Para resolver este tipo de problemas se toma el nodo
solucin en la posicin de ahusamiento de la tubera.
Para elinflow, se comienza con la Pr, se calcula Pwf a
partir de la ecuacin de flujo en el yacimiento (IPR),
y luego mediante los clculos de flujo vertical se
determina la presin existente por debajo de la
restriccin de la tubera.
Por otra parte, si se comienza con la Psep, se obtiene
Pwh (presin en la cabeza del pozo) a partir de las
correlaciones para flujo horizontal y se prosiguehasta el tope del ahusamiento utilizando la
correlacin para flujo vertical multifsico.
PSEPARADOR
PYACIMIENTO
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
26/29
NODOS FUNCIONALES: TUBERAS AHUSADAS
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
1. Asuma varias tasas de flujo.
2. Comenzando con la componente por encima del ahusamiento, asuma una Psep yun caudal, y obtenga las presiones en el cabezal para cada tasa de flujo asumida.
3. Con las tasas asumidas y sus correspondientes Pwh, determine las presiones en el
tope del ahusamiento (curva de outflow).
4. Comience con la Pr para el componente ubicado por debajo del ahusamiento y
obtenga las Pwf en el fondo del pozo utilizando la apropiada curva de IPR.5. Con los valores de Pwf obtenidos en el paso 4 para las tasas asumidas, determine
las presiones por debajo del ahusamiento a partir de la apropiada correlacin de
flujo multifsico (curvainflow).
6. Grafique las presiones por encima del ahusamiento versus las presiones por
debajo del ahusamiento.
7. La interseccin de estas dos curvas de comportamiento en la conexin ahusada
predice la tasa de flujo.
8. Repita variando los componentes que desee analizar.
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
27/29
NODOS FUNCIONALES: CHOQUE DE SUPERFICIE
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Un choque es una restriccin instalada en la lnea de
produccin, la cual origina una contrapresin en el
pozo, impuesta mediante el equipo de superficie.
Usualmente se emplea la ecuacin de Gilbert:
Donde,
Pin: Presin antes del choque (psi)
R: Relacin gas-lquido (Mscf/STB)QL: Caudal de lquido (STB/da)
S : Dimetro del choque (in/64)
=435,6
1,89
Pin Pout
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
28/29
NODOS FUNCIONALES: CHOQUE DE SUPERFICIE
MTODOS DE PRODUCCIN: ANLISIS NODAL
Ntese que la ecuacin de Gilbert no incluye la presin
a la salida del choque.
Es decir, la ecuacin es independiente de la presin
aguas abajo.Gilbert desarroll su ecuacin a partir de informacin
de campo y determin que su ecuacin era vlida
siempre y cuando la presin aguas abajo sea menos del
70% de la presin aguas arriba, es decir:
< 0,7
Pin Pout
7/23/2019 09 Anlisis Nodal-erik.pdf
29/29
NODOS FUNCIONALES: CHOQUE DE SUPERFICIE
1. Asumir varias tasas de flujo.
2. Partiendo de la presin del separador, determinar la presin a la salida delchoque (POUT) mediante el uso de las ecuaciones o grficas de flujo multifsico
horizontal (curvaoutflow).
3. Partiendo de la presin del yacimiento, calcular la Pwf correspondiente a cada
tasa de flujo mediante las ecuaciones de productividad.
4. Usando las correlaciones de flujo vertical, determinar la correspondiente presinen cabeza de pozo (PWH) para cada caudal (curvainflow).
5. Para cada valor de caudal, establecer el diferencial de presin que existe entre
estos dos valores (DPsist= PWH - POUT).
6. Graficar DPsistcontra el caudal (curva de desempeo del sistema).
7. Ahora, para cada caudal determinar la PIN, usando la ecuacin de Gilbert.8. Calcular el diferencial de presin que genera el choque (DPchoque= PIN - POUT).
9. Graficar DPchoquecontra el caudal (curva de desempeo del choque).
10. La interseccin de estas dos curvas presenta el punto de operacin.
Top Related