UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO MONAGAS ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE PETRÓLEO MATURÍN- MONAGAS- VENEZUELA ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Profesor(a): Ana Yelitza Hernández Bachilleres: Lisseth Pitzalis ci: 23946739 ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Generalidades Cualquier pozo petrolero, es perforado y completado, para desplazar el petróleo y el gas desde su ubicación original en el yacimiento hasta la superficie. El movimiento o transporte de ese fluido requiere energía para vencer pérdidas por fricción en el sistema de producción y elevar la producción hacia la superficie. Los fluidos deben viajar a través del yacimiento y del sistema de tubing y pipeline, y por último a través de los separadores de gas-liquido. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA La caída de presión en el sistema total en cualquier momento será la presión inicial menos la presión final, Pws-Δp (upstream componentes) = Pnodo Esta caída de presión es la suma de las caídas de presiones que ocurren en todos los componentes del sistema. Por lo tanto, la caída de presión a través de cualquier componente variará el caudal producido, por lo que el dicho caudal será controlado por los componentes seleccionados en el sistema. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA El análisis nodal puede ser utilizado para determinar la ubicación de zonas con excesiva resistencia al paso de fluido o caídas de presión en cualquier parte del sistema. El efecto de los cambios de cualquier componente sobre el comportamiento total del pozo, pueden ser fácilmente determinados. En análisis del sistema, llamado a menudo ANÁLISIS NODAL, ha sido aplicado por varios anos para analizar el comportamiento del sistema a partir de la interacción de cada uno de sus componentes. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Todos los componentes aguas arriba del nodo (Upstream) comprende la sección de entrada (Inflow section), mientras que la sección de salida (outflow section) consiste en todos los componentes que se encuentran aguas abajo del nodo (Downstream). El flujo a través del sistema puede ser determinado una vez que los siguientes requerimientos son satisfechos: 1. El flujo a la entrada del nodo es igual al flujo a la salida del mismo. 2. Una sola presión existe en el nodo. Hay siempre dos presiones que permanecen fijas. Una de esas presiones es la presión promedio del reservorio Pws, y la otra es la presión de salida del sistema, por lo general, presión del separador o en su defecto Pwh. La presión en el nodo es calculada en ambas direcciones, comenzando desde las fijas. Entrada al Nodo (inflow) Pws - Δp (upstream components) = Pnodo Entrada al Nodo (inflow) Pws - Δp (upstream components) = Pnodo Salida del Nodo (outflow) Psep + Δp (downstream components) = Pnodo Salida del Nodo (outflow) Psep + Δp (downstream components) = Pnodo P Pws P( yacimiento) P( corrientearribadel punto ) ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA 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). • INFLUJO o FLUJO ENTRANTE: Se refiere a las condiciones de un punto seleccionado arbitrariamente en el sistema de producción, conocido como punto de referencia o punto de balance (NODO), calculadas en la dirección del flujo. P Pws P( yacimiento) P( corrientearribadel punto ) ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA • EXFLUJO o FLUJO SALIENTE: Se refiere a las condiciones de un nodo calculadas en la dirección contraria al flujo. Se dice que un pozo está en condiciones de flujo natural cuando, en cualquier punto, sección o nodo del sistema de producción, la presión disponible es mayor o igual que la presión requerida para continuar el transporte de fluidos a través del sistema, entendiendo por presión disponible la dada por el balance de INFLUJO y por presión requerida, la dada por el balance de EXFLUJO. El parámetro que gobierna el comportamiento del flujo en la tubería eductora (flujo vertical) de un pozo en función de las condiciones del yacimiento, para determinada presión del cabezal, es la presión de fondo fluyente del pozo, Pwf. El punto de flujo natural es dado por la intersección de los comportamientos IPR y TPR del pozo, que coinciden con los balances de INFLUJO y EXFLUJO. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA En flujo multifásico puede haber dos puntos de intersección, como se muestra en la figura siguiente. El punto de la derecha representa las condiciones de flujo estable, mientras que el de la izquierda es el punto de flujo inestable. El punto de flujo natural estable es expresado analíticamente como el punto de intersección donde las pendientes de ambas curvas, IPR y TPR, son de signos opuestos. PUNTO DE FLUJO NATURAL INESTABLE PUNTO DE FLUJO NATURAL ESTABLE Pwf IPR TPR qL Condición de Flujo Natural ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Si para una presión de cabezal requerida, la curva TPR no intercepta a la curva IPR, o la intercepta en un punto de equilibrio inestable, el pozo no fluirá naturalmente y se necesitará de métodos artificiales. Pwh dado Pwh dado RGL TPR Pwf TPR2 RGL TPR Pbomba RGL2 P R IP IPR (a) (b) qL qL Requerimiento de Métodos Artificiales ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA • Nodo en el fondo del pozo Presión de llegada al nodo: Pwf (oferta) = Pws - ΔPy – ΔPc Y la solución final del sistema viene dado por: Presión de salida del nodo: Pwf (demanda)= Psep + ΔPl + ΔPp ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA • Nodo en el cabezal del pozo Presión de llegada al nodo: Pwh (oferta) = Pws – ΔPy – ΔPc - ΔPp Presión de salida del nodo: Pwh (demanda) = Psep + ΔPl ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Y la solución final del sistema viene dado por: ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA • Nodo en el separador Presión de llegada al nodo: Psep (oferta) = Pws – ΔPy – ΔPc – ΔPp - ΔPl Y la solución final del sistema viene dado por: Presión de salida del nodo: Psep (demanda) = Psep ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA _________________________________________________________________________________ Efectos de la variación de los parámetros de flujo en las diferentes curvas de comportamiento (oferta y demanda). El parámetro que gobierna el comportamiento del flujo en la superficie en función del comportamiento de la tubería eductora, para una determinada presión de separación, es la presión del cabezal del pozo, Pwh. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Pwh WP R SPR qL Equilibrio del Flujo en Superficie Si las curvas no interceptan, la presión no es la suficiente para transportar el fluido al sistema recolector en superficie. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA En las figuras siguientes se ilustran los efectos de la variación de los parámetros de flujo en las diferentes curvas de comportamiento: TPR IPR Ps1 d1 d3 > d2 Ps2 d1 d2 > d1 W R PR IP d4 > d3 FUTURO DEPLETADO Pwh d2 > d1 ACTUAL DAÑADO Ps2 < Ps1 d1 Pwf Pwf AC TU AL SPR qL qL qL TPR TPR SPR CK1 RGL1 Pwh1 RGL2 > RGL1 CK3 > CK2 Pwh3<Pwh2 Pwh Pwf Pwf CK2 > CK1 Pwh2<Pwh1 RGL3 > RGL2 RGL4 > RGL3 W R PR IP R IP qL qL Efectos de los parámetros de flujo qL ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Cuando existe una tasa de producción donde la energía con la cual el yacimiento oferta los fluidos, en el nodo, es igual a la energía demandada por la instalación, entonces el pozo es capaz de producir por FLUJO NATURAL. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Fuentes externas de energía • • • • • Levantamiento Artificial por Gas (L.AG) Bombeo Mecánico (B.M.C) por cabillas de succión Bombeo Electro Sumergible (B.E.S) Bombeo de Cavidad. Progresiva (B.C.P) Bombeo Hidráulico tipo Jet ( B.H.J) ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA Uso de las curvas de gradiente de presión •El sentido de las flechas indica la secuencia en la determinación de la Pwh y la Pwf. •L representa la longitud de la línea de flujo y Dw la profundidad del pozo. ANÁLISIS NODAL O DE SISTEMA FLUJO NATURAL: Los pozos que fluyen por flujo natural, son pozos que tiene la capacidad de desplazar los fluidos desde el subsuelo hasta la superficie con la energía interna que aporta el yacimiento.
