PIPESIM Training CourseModelo de Pozos
Modelaje de pozos , líneas de tuberías e instalaciones de superficie.
Flujo natural y levantamiento artificial (BNC , ESP, BM).
Modelo de fluido, aceite negro o composicional.
Riguroso modelo termodinámico y de transferencia de calor.
Notes:
estrangulador
Equipos
PIPESIM realiza simultáneamente cálculos de presión y temperatura. Posee tres operaciones fundamentales de iteración (con la temperatura de entrada siempre definida):
No-Iterativa
Iterativa con Presión
Iterativa con Gasto
Schlumberger Private
Algoritmo Solución
La solución es calculada en la dirección del flujo.
Cada tubería es dividida en un número de segmentos determinado automáticamente.
Balances de presión y energía en cada segmento.
Las propiedades físicas son calculadas a condiciones promedio a lo largo de cada segmento.
El régimen de flujo es determinado por las velocidades superficiales de gas y líquido.
Schlumberger Private
Largo del segmento especificado por el usuario.
Propiedades del fluido calculadas a Tavg y Pavg
Transferencia de calor a través de la pared
Fluido & Calor (Salida)
Fluido & Calor (Entrada)
Introducir datos del proyecto y definir Sistema de Unidades
Definir los objetos en el modelo, ej. Terminación del pozo, tubería, etc. usando la caja de herramientas.
Introducir los datos físicos, ej. ID de la tubería, etc.
Introducir los datos de los fluidos: aceite negro/composicional
Especificar las condiciones de frontera.
Selecionar una operación.
Ecuación de Vogel (Aceite)
Ecuación de Fetkovich (Aceite -Efectos de Alta Velocidad)
Ecuación de Back Pressure (Gas)
Estado Pseudo Estacionario (Aceite & Gas)
Equación de Forcheimer (Gas & Condensado)
Fracturamiento Hidráulico
Schlumberger Private
Profundidad (TVD / MD)
Perfil detallado de datos
ID de tubería – puede ser cambiado en cualquier punto de la tubería.
Levantamiento Artificial: Bombeo Neumático, ESP etc.
Tubería/anular/flujo combinado
Geometría de Línea de Flujo: Longitug, ID
Perfil de Ondulación
Notes:
Entradas de calor
Con fluido fluyente
Dos opciones:
Especificación del valor promedio de U por el usuario
Introducción de la información de aislamiento de la tubería por el usuario.
Referencia: A.C. Baker, M. Price. “Modeling the Performance of High-Pressure High-Temperature Wells”, SPE 20903, (1990).
Schlumberger Private
Transferencia de Calor (cont.)
Valores de U – Coeficiente de transferencia de calor promedio relativa al diámetro externo de la tubería (OD)
Defaults
Schlumberger Private
Transferencia de Calor (cont.)
Los coeficientes de transferencia de calor promedio pueden ser calculados de los datos especificados por el usuario.
El usuario puede introducir hasta 4 cubiertas en la tubería con:
Espesor
Profundidad de enterramiento
Schlumberger Private
Tablas hidráulicas
Gasto de gas para levantamiento vs Presión de cabeza de pozo
Comportamiento del Sistema Artificial de Levantamiento
Schlumberger Private
Para determinar la correlación más apropiada:
Seleccionar las correlaciones de flujo requeridas
Introducir las presiones y temperaturas conocidas a las diferentes profundidades medidas (MD)
Introducir las condiciones de borde conocidas
Los resltados muestran cada correlación y los datos introducidos
Schlumberger Private
Perfil de Presión/Temperatura
Calcula los perfiles de presión y temperatura para el sistema y también varía algunos parámetros dentro del mismo
Introducir la variable de sensibilidad
Introducir las condiciones de borde
Los resultados PSPLOT muetran la presión o temperatura vs la profundidad (pozo) o elevación (línea de flujo)
Schlumberger Private
Presión a la salida para un gasto dado
Presión a la entrada para un gasto dado
Deliverabilidad con cualquier variable del sistema
Adicionalmente, pruebas de sensibilidad en:
Una variable
Varias variables permutadas una contra otra
Combinaciones de lo anterior
Análisis nodal clásico en cualquier punto
Parte el sistema en dos y calcula la entrada y la salida alrededor de un punto
Los resultados PSPLOT muetran las curvas clásicas de entrada/salida
Schlumberger Private
Análisis Nodal
10 md.
20 md.
40 md.
Schlumberger Private
Tablas Hidráulicas
Produce una tabla de la presión del fondo del pozo que puede ser utilizada por un simulador de yacimientos
Interface para simuladores de yacimientos comunes como:
ECLIPSE
VIP
PORES
COMP4
MoRes
Comportamiento de Sistemas de Levantamiento Artificial
Permite generar curvas de levantamiento artificial (BNC o ESP) y varía otros parámetros del sistema
Para producir las curvas de comportamiento usadas en PIPESIM-GOAL
El gráfico resultante muestra la cantidad de gas utilizada (o energía para ESP) vs el caudal de aceite producido
Schlumberger Private
Comportamiento de Pozos Horizontales
Un pozo horizontal con múltiples entradas a lo largo del fondo la cual encuentra caídas de presión y “drawdowns”
Una parte integral de PIPESIM en análisis de yacimiento-a-superficie
Predice con bastante precisión el comportamiento hidráulico del fondo del pozo en la terminación
Investigación de la Productividad mediante la opción “Optimum Horizontal Completion Length”
Schlumberger Private
Comportamiento HWM
Especifica: presión de yacimiento, presión de salida, longuitud de terminación
Gráfica resultante:
Schlumberger Private
xxx.pgw archivo de entrada
xxx.fpt archivo de entrada FPT
Archivos Keyword
xxx.plt Gráfico de trabajo (1 un punto por cada caso)
xxx.plc Gráfico de Caso (1 punto por cada nodo)
Schlumberger Private
Predicción de Propiedades Físicas de los Fluidos
Schlumberger Private
Método Composicional:
Modelaje de la ecuación de estado con componentes puros y fracciones pesadas de aceite
Schlumberger Private
Modelaje de Aceite Negro
Válido para fluidos con RGA a condiciones estandares menores a 1,500 scf/STB
Correlaciones empíricas usadas para determinar propiedades derivadas (gas en solución, Rs,, y factor volumétrico de formación, OFVF)
Propiedades derivadas usadas para calcular las propiedades físicas de los fluidos como densidad y viscosidad del aceite
Schlumberger Private
Aceite Negro
RGA a cond. estandares (o OGR para sistemas de gas)
Gravedad específica del gas a cond. estandar
Gravedad específica del agua a cond. estandar
Gravedad API de aceite (o densidad del aceite muerto)
Schlumberger Private
Opcion para Calibración de Datos de Aceite Negro
Saturación medida de solución de gas (Gsat) a la presión y temperatura en el punto de burbuja correspondiente
Viscosidad medida del aceite muerto a una o dos temperaturas
Valor medido de OFVF por encima de la presión y temperatura del punto de burbuja
Valores medidos de OFVF, viscosidad del aceite vivo, viscosidad del gas, y/o compresibilidad del gas a una presión y temperatura igual a o menor al del punto de burbuja
Schlumberger Private
LASATER (default)
Para RS RP, usada para API > 15°, recomendada con el factor de volumen de formación de Vazquez
Basada en petróleos negros de Canadá, Oeste y Continente-medio de US, y Sur America
Exactitud experimental hasta de 7 %
STANDING
Basada sistemas de gas y crudos de California
Exactitud experimental hasta de 10 %
VAZQUEZ & BEGGS
GLASO
Correlación de PVT generalizada, toma en cuenta la parafinidad del crudo y los componentes no-hidrocarburos
Derivada de crudos del Mar del Norte
Representa mejoras significativas sobre la de Standing
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Gas en Solution (Rs)
Derivación del OFVF (Bo)
Volumen In-situ del petróleo (incluyendo ambos, aceite y gas disuelto) ocupado por una unidad de volumen de petróleo a condiciones estandar
Sobre la presión del punto de purbuja, BO decrece con incrementos de presión ( la compresibilidad afecta ). Sobre la presión del punto de burbuja:
Usar la ecuación de Vasquez & Beggs
Bajo la presión del punto de purbuja, BO crece con incrementos de presión (disolución). A o bajo la presión del punto de burbuja:
Usar la ecuación de Standing para API < 15°
Usar la ecuación de Vásquez & Beggs para API > 15°
Schlumberger Private
tensión interfacial
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Viscosidad de la Combinación
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Modelaje Composicional
Usado para aceite volátil o sistemas de gas condensado
Incluye hidratos / formaciones de precipitados
Diagramas de fase
Fracciones de Petróleo
medidas / propiedades críticas
Tabla PVT generada
BWRS
Nota: En estas ecuaciones, “a” y “b” son derivadas de funciones de temperaturas, presiones críticas de componentes puros
Schlumberger Private
Correlaciones Composicionales
Parámetros de Interacción Binaria (BIP):
Valores adjustables para comparar las predicciones del modelo de la EOS a datos experimentales, tanto como sea posible
Oilgas1 (Nishumi et al.)
[Nota: Al menos dos propiedades físicas son requeridas]
Propiedades Críticas (información adicional):
Temperatura Crítica (TC)
Presión Crítica (PC)
Factor Acéntrico (Omega)
To define hydrocarbon pseudocomponents, you must supply at least two of the following three parameters:
1. Gravity,
PIPEPHASE will predict the third if you omit it. PIPEPHASE uses industry-standard characterization methods to predict all fixed and temperature-dependent property data for each pseudocomponent. You may select the method most suitable for your own mixture.
Schlumberger Private
Modelado de Hidratos
Los hidratos de gas natural son sólidos tipo hielo, compuestos por agua y componentes ligeros del gas natural
Poseen un comportamiento bastante complejo (son consideradas hasta 6 fases).
Los formadores de hidratos de gas natural incluyen:
Metano Isobutano
Etano Nitrógeno
Propano H2S
Butano CO2
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Modelaje del Comportamiento de Flujo de Entrada al Pozo
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Yacimientos de Aceite:
Ecuación de Vogel
Ecuación de Fetkovich
Ecuación de Jones
Indice de Productividad del Pozo
Ecuación Back Pressure
Ecuación de Jones
Pwf > Pb :
Pwf < Pb :
Para yacimientos de gas:
donde, Pws = presión estática de yacimiento
Pwf = presión de fondo fluyente
Pb = presión de punto de burbuja, Q = caudal
Schlumberger Private
Ecuación de Vogel
Relaciones empíricas de flujo bajo la presión del punto de burbuja :
q/qmax = 1 - (1 - C)(Pwf/Pws) - C(Pwf/Pws)2
donde, C = Coeficiente PI, valor normal es 0.8
qmax = Potencial absoluto del pozo
Pws = Presión estática del yacimiento
Pwf = Presión de fondo fluyente
Schlumberger Private
Correlación empírica
q / qmax = [ 1 - ( Pwf / Pr )2 ] n
Mientras menor el valor de n, mayor el grado de turbulencia
También conocida como “ecuación normalizada de contrapresión “
Schlumberger Private
Ecuaciones:
B : Coeficiente de flujo turbulento (No Darcy)
También conocida como “ecuación de Forcheimer”
Schlumberger Private
Normalmente, 0.5 < n < 1.0
Ecuación de Darcy Modelo de yacimiento radial
Parámetros usados en las ecuaciones:
Permeabilidad
Espesor
Daño (factor adimensional)
Diámetro del pozo
Pozo de Aceite: flujo laminar
Schlumberger Private
Opciones de Terminación de Pozos
Válido solamente cuando es usado con el modelo de flujo en estado pseudo-estacionario
Para calcular el factor de daño y el coeficiente de turbulencia (para pozos de gas)
Opciones de Terminación:
Hoyo abierto (pozo sin revestidor ni cemento)
Perforado (Modelo de McLeod)
Schlumberger Private
PI para estado estacionario (Joshi)
PI para estado pseudo-estacionario (Babu & Odeh)
PI de Punto Sencillo (conductividad infinita):
PI para estado estacionario (Joshi)
PI para estado pseudo-estacionario (Babu & Odeh)
Schlumberger Private
Schlumberger Private
Determinar la(s) fase(s) presente(s)
Determinar el ángulo de inclinación
Determinar el modelo de flujo
Calcular la elevación, presión de fricción y pérdidas o ganancias por aceleración
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Fases Presentes
Gas – una sola fase
Disponible
Panhandle A
Panhandle B
(dp/dl) = (dp/dl)elev.+ (dp/dl)fric.+ (dp/dl) acc.
= -gsin (elevacional)
+ -2/2d (friccional)
= ángulo de flujo
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Número de Reynolds (Re) es dado por
Re = - d/
= 64/Re
-0.5 = 1.74 - 2log((2/d) + (18.7/Re 0.5))
donde,
Sólidos presentes
Velocidades erosivas
(c) Cubrimientos
Plásticos, vidrios, etc 0.0
El flujo multifásico es más complejo
Las pérdidas de presión por elevación son función del llamado “slip holdup”.
Las pérdidas de presión por fricción son función del régimen de flujo, determinado por la inclinación del ángulo y las velocidades “superficiales” del gas y líquidos.
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“Holdup” de Líquido - Definición
Colgamiento o “Holdup” es definido como el flujo volumétrico de una fase, dividida por el flujo volumétrico total de todas las fases.
Holdup con “No-resbalamiento” (L)
Asume que no hay “resbalamiento ” (slip) entre las fases, ej. las fases viajan a la misma velocidad (uG = uL)
Holdup con “Resbalamiento” (HL)
Mas realista, asume que existe resbalamiento entre las fases, ej. las fases viajan a diferentes velocidades (uG uL)
La última es usada para determinar las pérdidas de presión por elevación en flujo multifásico
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Régimen de Flujo
El régimen de flujo esta determinado por mapas de velocidades de líquido superficial vs velocidades de gas superficial
El mapa contiene régimen de flujo “vertical” o “horizontal”, dependiendo del ángulo de inclinación
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Angulo de Inclinación
Si el ángulo de inclinación es > 45° o < -45° entonces aplica el régimen de flujo vertical y sus correlaciones de cambio de presión
De otra manera aplica el régimen de flujo horizontal y sus correlaciones de cambio de presión
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Definición de Velocidad Superficial
Esta es la velocidad a la que una fase fluiría si no estuviese presente otra fase dentro de la tubería:
Velocidad superficial del líquido (UsL) = qL/A
Velocidad superficial del gas (UsG) = qG/A
donde
A = Area transversal de la tubería
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UsL (ft/s)
UsG (ft/s)
Duns & Ros
Correlaciones desarrolladas por BJA
Correlaciones mecanísticas
Pozos de gas y condensado - Hagedorn & Brown
Líneas de tubería de aceite - Oliemans
Líneas de tubería de gas y condensado - BJA Correlation
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Modelado de Sistemas de Levantamiento Artificial
Schlumberger Private
ESP (Bombeo Electrosumergible)
Punto de Inyección más profundo
Notes:
(2) Determinación del espaciado de los mandriles
Cálculo de las presiones de apertura/cierre y prueba “test rack opening” (TRO) de las válvulas
Tres métodos para calcular la secuencia de vaciado
Válvulas IPO (Operadas por Presión de Inyección) o válvulas PPO ( Operadas por Presión de Operación)
Notes:
Calcula el estado de las válvulas (abierta o cerrada)
Determina el paso de la válvula
Realiza pruebas de dureza del diseño y propone trabajos de rehabilitación
Determina la capacidad de nuevos diseños de pozo
Schlumberger Private
Schlumberger Private
Bombeo Electrosumergible (ESP)
Se cuenta con una base de datos ámplia de fabricantes y modelos de ESP (ej. Reda, Centrilift, etc)
Datos básicos: Diámetro del revestidor, caudales mínimos & máximos y velocidad básica
Datos de diseño: velocidad de la bomba, número de etapas, factor de cabeza
Schlumberger Private
Schlumberger Private
Schlumberger Private
G
G
G
G
L
L
L
L
L
h
M
h
M
m
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s
m
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