INGENIERIA DE YACIMIENTOS

Con el pasar del tiempo y con el deficit energético que afronta el mundo hoy en día, los yacimiento de petróleo poseen un peso preponderante, al estar asociados a éstos las reservas más grandes del planeta, aproximadamente existen 6 trillones de barriles de petróleo en sitio.
Por éste hecho el estudios de yacimientos de petróleo es de gran importancia y será el tema a tratar en ésta publicación.

La ingenieria de yacimientos es una de las partes mas importantes en la ingenieria de petróleo ya que es el nexo entre el yacimiento y el reservorio de petroleo o gas y los sistemas de producción en superficie.







jueves, 17 de junio de 2010

PLANIFICACION DE LAS PRUEBAS DE PRESIONES

PLANIFICACIÓN DE LAS PRUEBAS:
Se deben definir los parámetros y los procedimientos para la obtención de datos específicos, ya que estos garantizan un resultado satisfactorio al analizar e interpretar las pruebas de presión.
Es importante estimar tanto el tiempo de duración de la prueba, como las respuestas de presión esperadas. De igual forma es esencial contar con un buen equipo, debidamente, calibrado para medir presiones, así como tener presente el grado de resolución de este y las condiciones del pozo.
CONSIDERACIONES OPERACIONALES ENVUELTAS EN LA TOMA DE UNA PRUEBA DE PRESIÓN:
Al decidir acerca de la prueba de presión más conveniente para evaluar un yacimiento, se debe tener en cuenta el tipo de pozo y el estado del mismo, ya sea inyector o productor, activo o cerrado. Dependiendo de la información que se desea obtener, se puede seleccionar entre una prueba de pozo sencillo o de pozos múltiples.
Así mismo, cuando se planifica una prueba de presión en un pozo, se debe seleccionar entre declinación, restauración y tasas múltiples.
Para el caso de pozos que producen por levantamiento artificial con gas o por bombeo mecánico, las medidas de presión en el fondo son sumamente difíciles, debido al tipo de terminación a menos que este haya sido equipado con un medidor de fondo permanente. Otro posible caso de excepción, seria la toma de restauración de presión en un pozo terminado con equipo de levantamiento artificial por gas (LAG), sin válvula cheque que pudiera obstruir la tubería de producción. A veces es posible realizar medidas de presión a través del espacio anular, ubicado entre la tubería de revestimiento y la de producción, pero resulta arriesgado, y generalmente no es recomendable.
También se puede la bomba y luego colocar el medidor de presión, raras veces de inyectividad como las pruebas de disipación que proveen información valiosa. No obstante, son preferibles las pruebas de disipación debido a que su comportamiento es más fácil de interpretar que el de las pruebas de inyectividad y a las pequeñas tasas de variación tienen menos influencia en las respuestas de las pruebas de de disipación. Para el caso de pozos de inyección con alto coeficiente de almacenamiento, asociado al nivel de líquido libre en la sarta de inyección. Normalmente es aconsejable someter a tales pozos a pruebas. Para ello se incrementa la tasa de inyección lo suficiente como para obtener medidas de presión en el cabezal; luego, se efectúa una prueba de inyectividad, a altas tasas, o a dos tasas de inyección, manteniendo una presión positiva en el cabezal. Si se cambia el efecto de almacenamiento tiende a haber más problemas en pozos de inyección que en pozos de producción.
Lo ideal sería obtener u registro de presiones continuo durante una prueba de presión .De ser posible, se deberían evitar cambios de los medidores de presión durante una prueba, pues esto impedirá la falta de continuidad en los registros, ya que los puntos obtenidos pueden aparecer desalineados. A menudo es posible evitar el cambio haciendo trabajar simultáneamente dos medidores con diferentes velocidades de reloj. Aunque se obtienen resultados más representativos cuando se miden presiones de superficie y luego convertirlas a valores de fondo, si se dispone de la información adecuada acerca del sistema.
También resulta beneficioso registrar tanto las presiones de fondo como las del cabezal, en la tubería de producción y en la de revestimiento. Esta combinación de datos puede proveer información adicional acerca de los efectos de almacenamiento, tales como:
Redistribución de los fluidos, almacenamiento del pozo, fuga a través de las empacaduras o de la tubería de producción, y permitiría una mejor interpretación que la de una prueba basada solamente en los datos de presión. Estos datos de superficie pueden ser valiosos para verificar la correcta operación del medidor de presión en el fondo del pozo.
Algunas pruebas de pozo pueden requerir el cierre en fondo; otras, incluso, requerir empacaduras extras o equipos de DST (Drill Stem Test). Todas estas exigencias deben ser consideradas en el diseño de la prueba.
CÁLCULOS REQUERIDOS PARA EL DISEÑO:
Para realizar la prueba existen dos opciones:
º Realizarla sin diseño previo.
º Elaborar un diseño antes de la prueba.
La primera opción no es la más recomendable, excepto en pozos o yacimientos que han sido sometidos a este tipo de pruebas con suficiente frecuencia como para que su comportamiento sea bien conocido.
Ahora bien, se escoge elaborar el diseño de la prueba, el procedimiento de los cálculos se ejecuta en dos pasos:

PASO CONDICIONES

1
Calcular todas las respuestas de presión esperadas utilizando las propiedades de la formación, bien sea a través de pruebas de laboratorio o de registros eléctricos.

2 Calcular los factores fundamentales en la respuesta de las prueba, tales como final de los efectos de almacenamiento del pozo, final de la line recta semilogaritmica, pendiente de la línea recta, entre otros.

El primer paso calcular las respuestas esperadas de una prueba de presión puede ser una tareas que consuma un tiempo considerable; no obstante, es una excelente forma de lograr resultados altamente confiables.
Para sistemas relativamente simples, se utiliza el principio de superposición y la siguiente ecuación:

Pwf=P_i-141.2 (q Bμ)/(K h)[P_D (t_D,r_D….)+ s]

En sistemas complejos, a fin de reducir la labor requerida en el diseño de una prueba, generalmente se hace uso de las computadoras para obtener las respuestas de presión esperadas. Una vez que han obtenido, pueden analizarse por los métodos conocidos.
En muchas pruebas transitorias no es necesario conocer completamente la respuesta de presión para lograr los propósitos del diseño. Basta con calcular el tiempo del comienzo de la línea recta semilogaritmica por medio de las siguientes ecuaciones:

º Para pruebas de declinación o inyectividad:

t = ( (200.000+12.000x S)C)/(( Kh⁄μ))
º Para pruebas de disipación ( fall-off) o restauración de presión

Δt=(170.000 〖Ce〗^(0.14(s)))/((Kh⁄μ))


El coeficiente de almacenamiento C, se calcula a partir de los datos de terminación del pozo. El factor de transmisibilidad, Kh⁄μ y el factor de efecto superficial S, deben ser asumidos para utilizar la ecuación 2. Si S es < t="(ϕxμxc_t" t="(ϕxμxC_t" m=" ±" p="±" t_pss=" (ϕ">”
Por medio de la ecuación anterior, es posible obtener una idea razonable del tiempo de comienzo de aquello datos analizables para una prueba de límite de yacimiento. En muchos casos, este tiempo resulta ser muy largo, lo cual crea un inconveniente para realizar la prueba. La pendiente de la porción recta del grafico cartesiano presión-tiempo, se calcula con la siguiente ecuación:
m^*= (0.23395 q B)/(ϕ C_t h A)

El cálculo de esta pendiente puede indicar la sensitividad requerida en el medidor de presión y dar una idea del tiempo requerido para continuar con la prueba, después de comenzar la porción recta. Los niveles de presión estarán generalmente por debajo de la presión inicial, por lo que es suficiente con seleccionar con un medidor con un intervalo máximo equivalente a la presión inicial del yacimiento. si la declinación de presión ha sido sustancial, entonces un medidor de mas bajo intervalo podría ser suficiente. Las pruebas de límite de yacimiento no son recomendables en pozos que hayan experimentado una apreciable declinación de presión, a menos de que hayan sido cerrados por un tiempo suficientemente largo para que se hayan estabilizado a la presión promedio del yacimiento.
Cuando se diseña una prueba de interferencia, es mejor estimar la respuesta de presión en el pozo observado en función del tiempo. Tal aproximación se puede lograr por medio de la primera ecuación, tomando el valor de PD a partir de la misma monografía (3), debido a que las respuestas en el pozo de observación pueden ocurrir luego de tiempos largos. En el caso de yacimiento con varias capas no comunicadas entre sí, la respuesta más rápida comúnmente está asociada a la capa más permeable. Este tiempo de respuesta puede ser mucho más corto que en el tiempo correspondiente al de la permeabilidad promedio. En tal caso se recomienda reforzar el diseño de la prueba de interferencia con un simulador de yacimiento.


EJEMPLO DEL DISEÑO DE RESTAURACIÓN DE PRESIÓN:
A continuación, se presenta un ejemplo del diseño de una prueba de restauración (3).
Se desea efectuar una prueba de restauración de presión en un pozo perteneciente a un yacimiento conocido y desarrollado en un área de 40 acres. Se sospecha que el campo está operando en condiciones de estado semicontinuo. El pozo está produciendo aproximadamente 132Bbls de petróleo /días y 23 Bbls de agua/días. Los datos conocidos a través de operaciones de producción, pruebas de laboratorio e interpretación de perfiles son los siguientes:

qo = 132Bbls petróleo/días qw= 23Bbls de agua/días
µo = 2.30cps µw= 0.940cps
Co= 14.6x〖10〗^(-6)lpc-1 Cw= 3.20 x〖10〗^(-6)lpc-1
Bo= 1.21 BY/BN Bw= 1.00BY/BN
Cf= 3.40x〖10〗^(-6)lpc-1 A=40acres =1.742.400〖FT〗^2
h= 63 ft Φ= 16.3% = 3600 ft
rw= 0.26 ft h= prof =3600 ft
Tubería de producción=
2 3⁄8 pulg
Diámetro externo

Vu= 0.00387 bl/ft
Los datos estimados son:
P_(WF=2450 LPC) K= 135md S= 2

Tomando como base las tasas de flujo observadas, las propiedades de los fluidos ya conocidas y los datos de permeabilidad relativa, se estima:
Sw= 020 So= 0.71
Krw= 0.02 Kro= 0.2

Así, es posible calcular las propiedades compuestas, mediante la siguiente ecuación para el yacimiento:

C_t= S_o C_oa+S_w C_wa+S_g C_g + C_f
=(0.71)(14.6x〖10〗^(-6) )+(0.29)(3.20〖x10〗^(-6) )+(3.40x〖10〗^(-6) )=14.7〖x10〗^(-6) Lpc-1

Para determinar Ct del pozo, se deben considerar las compresibilidades por medio del volumen relativo de los fluidos del pozo:

q_t B_t=q_o B_o+ q_w B_w
=(132)(1.21)+(23)(1.00)= 182.7
q_t B_t=182.7

Así:
C_twb= C_o (q_o B_o)/(q_t B_t )+ C_w (q_w B_w)/(q_t B_t )

= (14.6x〖10〗^(-6))(132)(1.21)/(182.7)+ (3.20〖x10〗^(-6) ) (23)(1.00)/(182.7)=
13.2〖x10〗^(-6) Lpc-1


Además, se puede estimar la movilidad total de los fluidos fluyentes en la formación, mediante las ecuaciones:

K/µ = K K_ro/µ_o + K_rw/µ_w = K (0.20)/(2.30)+ (0.02)/(0.940) = 0.11 K.

La linea recta semilogaritmica estara limitada al final de los tiempos cortos por los efectos de almacenamiento y etara indicada a tiempos mayores por la ecuacion 4. A fin de calcular el comienzo de la recta semilogaritmica, es necesario considerar el coeficiente de almacenamiento para un pozo lleno de fluido. Para ello se utilizara la compresibilidad estimada anteriormente para el pozo y la movilidad total basadas en un calculo de permeabilidad de 135 md; y, luego, la ecuacion 2b. para pruebas de restauracion, suponiendo que s = 2, 0. Al comenzar los calculos, primero de deduce el coeficiente de almacenamiento del pozo a partir de la ecuacion:

C = V_u x prof x C_twb
= (0.00387)(3600)(13.2 x〖10〗^(-6))= 1.84x〖10〗^(-4) bl/lpc.

C= 1.84x〖10〗^(-4) bl/lpc.

Luego, se aplica la ecuacion anterior.

∆t= ((170.000) C_e^(0.14(s)))/((Kh⁄µ))

∆t= ((170.000)(1.84x〖10〗^(-4) ) e^(0.14(s)))/((135)(63)(0.11)) = 0.044 horas=2.6 min.

Esto indica que el almacenamiento del pozo no sería un problema.
Ahora se puede verificar la premisa de que el pozo estuvo produciendo en estado semi continuo. Para un sistema cuadrado con un pozo en el centro, (t_DA) dss = 0.1 usando la ecuación:

t_pss= (ϕ μ C_t A)/(0.0002637 K)(t_DA)pss

t_pss=(0.163)(2.30)(14.7x〖10〗^(-6) )(1.742.400)/(0.0002637)(135)(0.11) x (0.1)=107 Horas

t_pss= 4.5 días.

Después de que el pozo a operado por muchas semanas, puede tratarse como si tuviese operando en estado semi continuo.
Para obtener el final de la línea recta semilogaritmica, se utiliza la ecuación 4, si el yacimiento está produciendo en estado semi continuo, se supone que el modelo es cerrado con un pozo en el centro.
Se utiliza en este caso la formula siguiente:
(t_DA )= 0.1
Para el grafico de horner se utiliza:
(∆tDA) es=0.013

Para el grafico de Miller –Dyes- Hutchinson:
∆t= (ϕ μ C_t A)/(0.0002637 K)(∆tDA) pss


∆t=(0.163)(2.30)(14.7x〖10〗^(-6) )(1.742.400)/((0.0002637)(135)(0.11) K) (〖∆t〗_DA )esl

∆t=1070(〖∆t〗_DA )esl

A partir de la ecuación anterior se calcula el final de la recta semilogaritmica por dos métodos:
Grafico de horner ∆t= (1070)(0.013)= 14 horas
∆t= 14 horas.
Grafico de Miller Dyes-Hutchinson
(MDH) ∆t= (1070)(0.030)=4.1 horas
∆t=4.1 horas.

Estos tiempos son probablemente conservadores si se parte del hacho de que otros que estarán abiertos, y así, el cierre no será realmente en el centro del sistema cerrado de 40 acres. Más aun, el grafico de Horner tendría una recta semilogaritmica más larga.
Se calcula la pendiente de la recta semilogaritmica a partir de la ecuación:
m= ± (162.6 q B µ)/(Kh )

m= (162.6((132)(1.21)+ (23)(1.00)))/((0.11)(135)(63))= 31.1 lpc/ciclo

El valor relativamente pequeño de m indica un ligero incremento de presión, por lo que se necesita un medidor sensible de presión (alta resolución). Se puede considerar la estabilización de la presión del pozo, a una alta tasa de producción antes de la prueba de restauración para crear una respuesta larga de presión.
Es posible calcular el nivel de presión esperada durante la prueba de restauración. Una forma sencilla de hacerlo es resolviendo la ecuación de efecto superficial para P1hr. Se puede entonces usar P1hr y m para calcular la presión a tiempos posteriores. Reestructurando esta ecuación:

P_1hora=〖pwf〗_(∆t=o)+ logk/(ϕ C_t r_w^2 )-3.22275+0.86859s
= 2.450+ 31.8 log (0.11 x 135)/(0.163x 14.7x〖10〗^(-6) x〖0.26〗^2 )-3.22275+0.86859s =

2.600+27.6 s

Entonces es posible calcular la presión a cualquier tiempo sobre la línea recta semilogaritmica por medio de la ecuación:

P_((∆t))=2600+27.6s+31.8log ∆t

Si se supone un s=2 y un tiempo de duración de la prueba de 24 horas, p= 2.700. La presión en el medidor debe estar probablemente en un intervalo de 3.300lpc y ser capaz de detectar un cambio de 30 lpc sobre un periodo de varias horas.
La presión promedio esperada puede, asimismo, calcularse por el método de Dietz, usando CA= 30,88 para un área de drenaje cuadrada. El tiempo en el cual la línea recta semilogaritmica alcanzaría el valor de p (promedio) está dada por la ecuación:

〖(∆t)〗_p= t_p/(C_a t_pDA )= (ϕ C_t µ A)/(0.0002637 C_a k )


〖(∆t)〗_p=((0.163)(2.30)(14.7〖x10〗^(-6) )(1.742.400))/((0.0002637)(0.11)(135)(30.88))=34.5 horas

Utilizando la ecuación anterior:

p= 2.600 +27.6 (2)+ 31.8 log (34.5)= 2.704lpc.

Si la presión del yacimiento declina, es posible considerarla en el análisis. La información lograda en este ejemplo indica tiempos correctos y los cambios de presión se utilizan para establecer la tendencia del pozo antes de la prueba, la cual podría estar incluida en el análisis, si fuera necesario. La declinación de la presión después del cierre puede ser calculada a partir de la ecuación:
m^*=dP/dt

m^*=(0.23395 q B)/(ϕ C_t h A)

= ((0.23395)[(132)(1.21)+(23)(1.0)])/((0.163)(14.7x〖10〗^(-6) )(63)(1.742.000))= -0.16 lpc/hr

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