Más contenido relacionado
La actualidad más candente
La actualidad más candente (20)
Similar a Embolo_Viajero.pdf
Similar a Embolo_Viajero.pdf (20)
Último
Último (20)
Embolo_Viajero.pdf
- 1. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Bache de líquido y émbolo – Sistema de émbolo viajero Solamente bache de líquido – Bombeo intermitente con válvula motora Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción
- 2. Modelo Dinámico Modelo Dinámico – –Ciclos del émbolo Ciclos del émbolo El ciclo del embolo viajero es modelado en tres etapas: 1. Etapa de acumulación – La válvula de control superficial se cierra permitiendo una nueva acumulación. El émbolo cae al fondo de la tubería. La duración del período de acumulación debe ser suficiente para permitir al émbolo llegar al fondo y acumular suficiente presión para levantar el émbolo y el bache acumulado 2. Etapa de levantamiento del émbolo – Comienza cuando la válvula de control superficial se abre. La etapa de levantamiento del émbolo termina cuando la columna de líquidos / émbolo alcanza la superficie 3. Etapa de flujo – Cuando la columna de líquido / émbolo alcanza la superficie. El émbolo es sostenido en la superficie y el pozo continua produciendo. El líquido y el gas continúan fluyendo del espacio anular y del yacimiento hacia el interior de la tubería de producción Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 3. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos El modelo dinámico de levantamiento incluye el cálculo de los cambios de la presión en la TR, la posición, la velocidad y la aceleración a la que se eleva la columna de líquidos / émbolo durante su ascenso del fondo a la superficie Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 4. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – –Elementos básicos Elementos básicos El modelo dinámico de levantamiento intermitente para pozos de gas y para pozos de aceite y gas acopla la naturaleza dinámica del émbolo viajero con el comportamiento del yacimiento. El modelo considera los efectos de fricción en el bache de líquido y la expansión del gas arriba y abajo del émbolo Adicionalmente considera los efectos de la línea de descarga y el separador e incluye el modelamiento del comportamiento de producción transitorio después que el bache de líquido llega a la superficie El modelo consiste en: Las ecuaciones fundamentales de conservación se utilizaron para derivar el modelo que analiza la dinámica del sistema de émbolo viajero, usando múltiples volúmenes de control, incluyendo la línea de descarga, la tubería de producción y el espacio anular Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 5. Modelos Modelos Dinàmicos Dinàmicos – –Elementos básicos Elementos básicos El modelo se divide en 4 componentes: 1) El movimiento ascendente: separa la dinámica del émbolo y el bache de las condiciones límite del sistema de gas arriba y abajo del émbolo 2) La descarga de fluidos: producción del bache hasta el separador y producción de gas después que el émbolo llega a la superficie 3) El incremento de presión: describe el incremento de presión en el sistema 4) El comportamiento del yacimiento: describe la afluencia de gas al pozo durante todo el ciclo del émbolo Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 6. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – –Elementos básicos Elementos básicos Válvula de TP hli hli Tubing Stop Gasto de Gas/Liquido Pr ( )n wf r L g p p C Q 2 2 / − = Pwf Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 7. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecánico Submodelo mecánico- -La etapa de arribo del embolo a la superficie La etapa de arribo del embolo a la superficie SUBMODELO MEC SUBMODELO MECÁ ÁNICO NICO ( a g w f w p p A t s t b f t = − − − ) Fuerzas en el bache del l Fuerzas en el bache del lí íquido y quido y en el en el é émbolo durante la etapa de mbolo durante la etapa de ascenso ascenso At- Área de la sección transversal de la tubería, (m2) Pf- Presión del separador, línea de descarga o presión en cabeza del pozo corregida por peso de columna de gas y la fricción entre bache de líquido y la tubería (bar) Pb- Presión en la TR corregida por peso de columna de gas y la fricción entre bache de líquido y tubería, (bar) Wt- Peso del bache y el émbolo (N) fs- Fuerzas de fricción, (N) a- Aceleración de bache del líquido más el émbolo viajero en cualquier punto de la tubería (m/sec2) En cualquier momento durante la etapa de ascenso del líquido y émbolo, la velocidad, v, y la distancia, L, se pueden estimar integrando con respecto al tiempo. L + dt v = L v + dt a = v i t 0 i t 0 ∫ ∫ ( − − − = g w f w p p A a t s t b f t ) Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 8. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecánico Submodelo mecánico- -Velocidad y posiciòn Velocidad y posiciòn Se tienen dos soluciones posibles: • Tomando la presión transitoria del gas por encima la columna de líquido en el etapa ascendente. • No tomando en cuenta la presión transitoria del gas Cuando se considera la presión transitoria, la velocidad de la columna de líquido/émbolo no se incrementa drásticamente como en el caso cuando este efecto no se considera (modelo de Lee). Cuando el efecto de fricción llega a ser despreciable, el perfil de la velocidad ascenso coincide con el perfil de velocidad si no se considera el efecto de fricción. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 9. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecánico Submodelo mecánico- -Velocidad y posiciòn Velocidad y posiciòn Son dos soluciones posibles: Son dos soluciones posibles: Son dos soluciones posibles: El efecto de fricción ocasiona que la velocidad de ascenso promedio de la columna de líquido/émbolo sea menor que la velocidad estimada cuando la fricción se ignora. Cuando el émbolo llega a la superficie, la fricción en la cabeza del pozo y en la línea de descarga afecta la operación del sistema. Adicionalmente, la componente de fuerza en la dirección de flujo debida al peso, disminuye cuando el flujo se hace horizontal. Estos factores dan como resultado la aceleración del bache y el émbolo en la TP. La relación entre las áreas de la sección transversal de la TP y la línea de flujo afecta a la velocidad del bache. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 10. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecánico Submodelo mecánico- -Velocidad y posiciòn Velocidad y posiciòn El perfil de velocidad incrementa algo lento, porque los efectos de fricción de gas arriba del bache son considerable (5 a 50 % de la profundidad ). Considerando el efecto de fricción Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 11. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecánico Submodelo mecánico - - Presión de TR Presión de TR Foss and Gaul presentaron la siguiente ecuación para calcular la presión promedio en la tubería de revestimiento durante el ciclo Pcav, ( ) [ ] 7 . 14 1 2 1 + + + + + + ∗ ∗ + = = pf f lf lh wh p gus p gus a t cav p w p p p p P K H p A A p Pp- Presión para levantar el émbolo- si se usa el émbolo, (psi) Pwh- Presión en la cabeza de pozo, (psi) Plh- Presión para levantar el líquido por unidad de volumen, (psi) Plf - Pérdidas de presión por fricción del líquido por unidad volumen, (psi) Wf- Volumen supuesto de bache, (bbl) Ppf - Pérdidas de presión por fricción en el émbolo- si se usa el émbolo, (psi) K – Término de fricción del gas (Foss y Gaul)-u Hp – Profundidad media de los disparos (pie) At – Area de la tubería de producción (pie2) Hp – Area de la tubería del espacio anular (pie2) Fcor Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 12. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecánico Submodelo mecánico - - Presión de TR Presión de TR La presión máxima ocurre antes que el bache/émbolo empiezan el movimiento a través de la TP y la presión mínima ocurre justo cuando el bache y émbolo llegan a la superficie. La siguientes ecuaciones lo representan: ( ) + = + + = = + = a t c cmáx t a t a cav c a t cav c A A p p or A A A A p p or A A p p 1 , 2 2 , F p p , 2 1 min max cor gus cmin min K H + 1 = p p p gus cmin Ecuación adimensional para calcular la presión promedio en la tubería de revestimiento Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 13. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecánico Submodelo mecánico - - Factor fricción por Foss y Gaul Factor fricción por Foss y Gaul Término de fricción by Foss and Gaul Densidad del Gas Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR t t L L lf av sc c sc g g t g g A d g v f p T z p p T d g v f K ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 288 615 . 5 0764 . 0 288 2 2 ρ γ ρ ρ Caída de presión por fricción en el líquido/bbl ρg- Densidad del gas, (lbm/pie3) fg- factor de fricción del gas, (Moody) v – velocidad promedio del émbolo, (pie/seg) dt – diámetro de la TP, (pie) γg- Densidad relativa del gas, (aire=1) pc – presión promedio, (psia) Tav – Temperatura promedio, (°R) fL = factor de fricción del líquido, (Moody) ρL – densidad de líquido (lbm/pie3) g = aceleración de la gravedad, (pie/seg2)
- 14. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo mecànico Submodelo mecànico - - Volumen de gas requerido por ciclo Volumen de gas requerido por ciclo Volumen de gas requerido Volumen de gas requerido por ciclo: por ciclo: z T p F p T V = V sc w gs sc t cmax gc ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Vt- Volumen del Tubing arriba del bache de líquido/émbolo (pie3) Fgs- Factor de resbalamiento (de acuerdo a Foss y Gaul) ( 2-7% / 1000 ft) Tw- Temperatura promedio (°R) z- Factor de compresibilidad del gas Correcciones por Correcciones por Foss Foss y y Gaul Gaul para incluir los efectos din para incluir los efectos diná ámicos. micos. Según la teoría dinámica, se requiere incluir la relación entre la presión máxima en la TR necesaria para levantar el líquido/émbolo usando el modelo dinámico (gráfica anterior) y el modelo de Foss. Const = P P gus cmáx (d) Const V = V gc (d) gc El efecto de velocidad, usando la velocidad promedio, en un balance de fuerzas indicaría que se requiere aproximadamente (1- Const)•100 (%) de gas adicional por ciclo. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 15. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo hidrodinámico Submodelo hidrodinámico La diferencia de operación del “gas-lift” intermitente en un pozo de aceite o en un pozo de gas consiste en lo siguiente: • El propósito en un pozo de petróleo es optimizar la producción de líquido • en un pozo de gas, optimizar la producción del gas En pozos de petróleo, el émbolo deberá regresarse al fondo del pozo tan pronto como alcance la superficie para levantar la siguiente columna de líquido. En condiciones óptimas, un ciclo corto del émbolo aumenta la producción de líquido En pozos de gas, el objetivo es que el pozo fluya tanto como sea posible antes de cerrarlo para iniciar el siguiente ciclo. En condiciones óptimas se debe minimizar el período de cierre y maximizar el período de flujo Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 16. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Submodelo hidrodinámico Submodelo hidrodinámico En pozos de gas con baja presión y baja producción de gas y que aportan una cantidad considerable de líquido (agua y condensado), podría ser ventajoso operarlos como pozos de petróleo y gas. Esto removería la máxima cantidad de líquido del pozo y mantendría una contrapresión mínima frente a la formación. Para pozos de aceite con caudales bajos y con alta RGA, operarlos como pozos de gas podría proporcionar una mejor estrategia de operación. Esto resulta en un incremento del bache de aceite mientras el gas continua fluyendo. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 17. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Volumen de bache/IPR Volumen de bache/IPR Efecto de volumen bache en la producción de gas con el bombeo intermitente Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 18. El comportamiento de afluencia (IPR) El comportamiento de afluencia (IPR) Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos – – Comportamiento optimo/IPR Comportamiento optimo/IPR Condiciones óptimas Alta frecuencia de ciclos durante del día implica menor altura del bache de líquido Menor altura del bache de líquido significa menor presión en el fondo Menor presión en el fondo implica mejor comportamiento de afluencia del pozo (IPR) Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción Menor Menor volumen de volumen de líquido líquido Alta Alta frecuencia frecuencia Ciclos Ciclos Mejor Mejor comportamiento comportamiento de afluencia de afluencia Menor Menor Presión en el Presión en el fondo fondo • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 19. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo El período de flujo ocurre después de que la columna de líquido y el émbolo han llegado a la superficie. El pozo (válvula motora) permanece abierto por un periodo de tiempo llamado período de post-flujo. En el período post-flujo mientras se está produciendo gas se tiene lo siguiente: El émbolo viajero permanecerá sostenido en la superficie. La presión de fondo fluyente disminuirá. El líquido se acumulará en el fondo del pozo, pero si el tiempo de post-flujo es muy grande, el pozo podría cargarse demasiado. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 20. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo Presión de línea Presión estática Presión en el fondo Presión del EA Presión en TP Periodo de Incremento Etapa de arribo Periodo de post- flujo Gasto de gas crítico Presión Gasto de gas Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 21. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo Muy frecuentemente se desconoce la presión de fondo y en estos casos se puede usar un modelo simplificado para calcularla conociendo la presión en superficie, el gradiente de gas y la altura de la columna de líquido en el fondo. ( ) li l T z H wh wf n wf r g h e p p p p C Q wf p g ρ γ + = − = 34 . 53 2 2 El término exponencial en la ecuación anterior es una corrección debido al peso la columna de gas : Donde: pwh – Presión en superficie (psi) γ- la gravedad específica del gas La ecuación no considera la fricción del flujo de gas. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 22. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo La velocidad de cambio de la altura del líquido se puede relacionar con la ecuación de “Backpressure” con la siguiente ecuación : Donde : GLRr – Relación gas-líquido del pozo, (pie3/bbl) t -tiempo, (días) La ecuación previa puede convertirse a una forma de tiempo adimensional, tD, y altura de líquido adimensional, hD. h - 1 = t d h d 2 D D D p h + e p - 1 A GLR p C = dt dh 2 r li l T z . H wh t t 2 r l wf p g 2 34 53 615 . 5 ρ γ GLR A p C = , t = t t r l D ρ β β 615 . 5 Donde: Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 23. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo La altura de líquido acumulada durante el periodo de descarga puede ser expresada como una función de la altura adimensional : Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR ρ γ l D r T z . H wh l h p + e p - = h wf p g 34 53 k + 1 k - 1 h - 1 h + 1 2 1 = t D D D ln p e p = k r T z . H wh wf p g 34 53 γ
- 24. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo La solución de la ecuación indica que a medida que el pozo se carga, la altura del bache, hD se incrementa a un ritmo más lento conforme hD se acerca al valor 1 de manera asintótica y la pwf se aproxima a pr. La producción disminuye de acuerdo a la GLR. La solución incluye la suposición de que no se produce líquido en la superficie junto con gas y puede aplicarse por pozos con una producción baja ( baja velocidad del gas en el pozo). Dimensionless buildup of slug height 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 TD- 0.5ln(1-k)/(1+k) D im en sio n less slu g h eig h t, h D 0 1 TD- 0.5ln(1-k)/(1+k) Dimensionless slug height, hD Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 25. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo Los cambios en la presión son suficientemente lentos para permitir el flujo radial estable. Después de que se ha estimado el tiempo límite para el crecimiento del bache, se podría hacer una medición en campo del volumen de líquido acumulado anotando la diferencia entre la presión en TR y TP inmediatamente después del periodo de cierre del pozo y convertir esta diferencia a altura de columna de líquido en la TP. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 26. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo La duración del tiempo de post-flujo puede ser estimado usando una gráfica de decremento de la presión en la cabeza del pozo respecto al tiempo. La presión en la cabeza disminuye durante el periodo de flujo y después de 1000 segundos la declinación es muy lenta y poco mayor que la presión de línea de descarga, con tendencia a igualarse. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 27. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo La Figura muestra una ampliación para el tiempo entre 900 y 1100 segundos, observando un cambio de pendiente durante ese periodo. El tiempo apropiado para cerrar el pozo puede estimarse con el cambio de la pendiente de presión antes que la presión en la cabeza se iguale con la presión en línea. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 28. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo Características de la operación intermitente para diferentes periodos de post-flujo La presión mínima de TP y TR disminuye cuando aumenta el periodo de post-flujo . Los periodos largos resultan en un aumento a la columna de líquido y menos ciclos por día. El pozo empieza a dar señales de carga de líquido si la presión en TR se restablece lentamente. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 29. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Al final de periodo de flujo, la válvula motora cierra el pozo y se inicia el nuevo ciclo. En el sistema de émbolo viajero, éste cae al fondo del pozo (“tubing o collar stop”) En el caso de la aplicación de émbolo viajero el tiempo mínimo de cierre debe permitir al émbolo llegar al fondo e incrementar la presión lo suficiente para levantar la columna de líquido acumulada. Abercrombie encontró que la velocidad de caída del émbolo a través del gas es de 1,000 pie/minuto y 172 pie/minuto a través del líquido. Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Modelo de incremento de la presión durante el periodo de cierre
- 30. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Modelo de incremento de la presión durante el periodo de cierre Es necesario permitir un incremento de la presión en la TR y la TP suficiente para levantar el líquido acumulado durante el periodo de flujo así como durante el periodo de cierre Se considera que el líquido adicional que entra del yacimiento al pozo durante el periodo de cierre, h2, se acumula de manera similar en la TP y la TR, ya que ambas presiones se consideran iguales Para simplificar el modelo se asume que la compresibilidad de gas y gradiente de gas tienen poco efecto en el incremento de la altura de líquido h2 mientras la presión en la TR se incrementa. h2 se puede calcular con la ecuación: Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR
- 31. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Modelo de incremento de presión después del periodo de cierre Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR ⋅ A h - ) A + A ( p + T T p GLR ) A h - V - V ( ) h + p - p ( = h t sl l a t c sc wf sc t t sl c t sl l wh c 2 ρ ρ 615 . 5 Durante la etapa de descarga del pozo, la GLR es baja, sin embargo, cuando el pozo se cierra, la GLR empieza a incrementarse respecto al tiempo Cuando la GLR alcanza el mínimo necesario para descargar el bache de líquido, entonces se debe abrir el pozo h2 se puede calcular con la ecuación :
- 32. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Donde: pts = presión en la superficie, psi Hp = profundidad del intervalo, pie psc = presión base, 14.7 psia h1 = altura del fluido acumulada durante Twf = temperatura promedio del fondo el periodo de descarga en la TP, pie del pozo, °R h2 = altura del fluido acumulada durante Tsc = temperatura base, 520 °R el periodo de cierre en TR y TP, pie z = factor de compresibilidad del gas At = Área transversal de la TP, pie2 Fgs = factor de resbalamiento, 1.15 Aa = Área transversal del EA, pie2 1 + h h + 1 A A - h + h + 1 H z T p F T p = GLR 2 sl t a 2 l p wf sc gs sc ts t 1 615 . 5 Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Modelo de incremento de presión después del periodo de cierre La GLRt mínima necesaria para llevar el fluido/émbolo a la superficie se puede estimar con la siguiente ecuación, derivada de la ley de estado para gases reales, usando los datos de la terminación del pozo.
- 33. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Procedimiento de diseño de ciclo de operación del émbolo Asumiendo valores de altura del bache, H1, calcular el volumen de líquido equivalente, la presión en la parte superior del bache y la presión debajo del émbolo Calcular la altura adimensional, HD1, el tiempo adimensional tD, el tiempo requerido para el crecimiento del bache y el caudal de gas asociado a la presión en el fondo del pozo Seleccionando un valor de altura del bache, h1, suponer una velocidad de elevación del émbolo viajero Calcular las pérdidas de presión por fricción y densidad, con base en la velocidad de elevación del émbolo, así como la presión máxima que debe superar el gas.
- 34. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Procedimiento de diseño de ciclo de operación del émbolo Calcular la presión promedio en la TR (casing), pcav durante un ciclo de operación continua del émbolo y la presión máxima de la TR, pcmáx Calcular el volumen de gas requerido por ciclo de operación del émbolo viajero, considerando las pérdidas por resbalamiento de líquido (fallback). Se considera adecuado 2% por cada 1000 pies. Se compensa con un exceso de gas Calcular la relación gas líquido mínima requerida para levantar el émbolo viajero hasta la superficie, GLRt Asumiendo valores de presión en la TR, calcular h2 y GLR. Cuando la GLR calculada sea igual al valor GLRt, el bache / émbolo teóricamente pueden llegar a la superficie y la TR supuesta será el valor mínimo requerido para lograrlo
- 35. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Procedimiento de diseño de ciclo de operación del émbolo La presión estimada en TR durante del periodo de cierre puede ser la máxima permitida Cualquier valor de la presión de TR mayor al mínimo calculado en el periodo de cierre, puede causar una contra presión adicional en el fondo mayor generando un decremento de la producción de gas Con base en una prueba de incremento de presión superficial en el pozo, se determina el tiempo necesario para alcanzar la presión en la TR para levantar el émbolo Se determina el tiempo necesario para llevar el émbolo hasta la superficie
- 36. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinámico hidrodinámico – – El periodo de incremento El periodo de incremento Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Procedimiento de diseño de ciclo de operación del émbolo Considerando el tiempo necesario para el crecimiento del bache (h1), el tiempo de levantamiento del émbolo a la superficie y el tiempo para alcanzar la presión de TR, se calcula el número de ciclos por día Con base en el número de ciclos por día y el volumen de líquido del bache, se calcula el volumen total por día Se calcula los parámetro finales de la operación del émbolo viajero. Tiempo cerrado y tiempo fluyendo En campo se debe dar seguimiento a la operación del sistema para optimizarlo
- 37. Modelos Dinámicos Modelos Dinámicos - - Submodelo Submodelo hidrodinamico hidrodinamico- - El periodo de post El periodo de post- -flujo flujo Para los pozos con baja presión o con baja relación gas/líquido el periodo de flujo debe ser más corto En algunos casos el periodo de flujo puede presentarse por algunos minutos antes de que se inicie la carga de líquido Los pozos con baja presión en el fondo o baja relación gas/líquido frecuentemente producen mejor si se operan como pozos de líquido Un periodo largo de flujo puede matar el pozo produciendo una columna de líquido alta debido que no hay energía (volumen de gas) acumulada en el espacio anular o en el fondo Se recomienda un control del pozo por presión para fijar el ciclo de flujo Diseño y Optimizaciòn Modelos Dinámicos Selección de pozo para SBI Analisis de Problemas Equipo&Terminaciòn Introducción • Ciclo intermitente • Modelo hidrodinámico • Modelo mecánico • Modelos específicos • Émbolo viajero • Gas & alta GOR Recomendaciones para la operación del émbolo