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Outflow Performance Hugo d´Arlach MSc. Petroleum Production Engineering

Hugo d´Arlach

Outflow Performance • La producción de un pozo no depende únicamente de la cantidad de fluidos que el reservorio le aporta al pozo. Es muy importante considerar el efecto de la presión de cabeza de pozo y el performance de flujo desde el fondo de pozo a superficie. • El performance de flujo en pozo depende de las características del fluido y la geometría de los elementos que componen la completación, especialmente el tubing. • Existe una relación estrecha entre el tamaño del tubing, la presión de cabeza, la presión de fondo de pozo, las propiedades del fluido y el caudal de producción. • Comprender el funcionamiento de dicha relación es fundamental para optimizar la producción de cualquier pozo productor o inyector. Hugo d´Arlach

Completaciones

Production casing

Los fluidos pueden producirse a traves del tubing, casing o ambos.

Perforation

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Completaciones

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Outflow Performance Porque la presión de los fluidos se reduce desde (Pwf) en fondo de pozo hasta WHP en superficie? h=TVD

Hugo d´Arlach

Outflow Performance

Como calculamos la densidad de la mezcla de fluidos?

% Liquido => Watercut Densidad de liquido => PVT % Gas => GOR Densidad de gas => PVT Peso de los Fluidos = Δpgravedad = Dens.Mezcla * TVD Hugo d´Arlach

Outflow Performance Ocurre solamente en pozos de gas de alto caudal.

• En pozos de petroleo, la caida de presion por gravedad es dominante. • A medida que la cantidad de gas libre en la mezcla se incrementa, la velocidad de flujo es mayor causando un increment notable en la friccion. Hugo d´Arlach

Outflow Performance

Hugo d´Arlach

Como estimamos la fricción en el tubing? Estimaciones para calculos manuales: Fricción expresada en % adicional al Δpgravedad.

• En pozos con alto corte de agua o bajo GOR, los porcentajes serán menores. • Una caida de presion por friccion superior al 10% indica que el ID de tubing seleccionado es demasiado pequeño. Hugo d´Arlach

Outflow Performance Como se calcula la fricción?

Donde: • f= Factor de fricción de Fanning • ρ = Densidad del fluido • V = Velocidad del fluido (Q/A) • D = Diámetro interno del tubing Aplica para flujo monofasico. Hugo d´Arlach

Outflow Performance • Numero de Reynolds (flujo monofasico)

– Re 4000

=

∗

∗

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Flujo Multifásico • Los pozos productores producen una mezcla de petróleo, gas, agua y frecuentemente arena, por lo que el flujo es llamado ¨multifasico¨. • Las ecuaciones para flujo monofásico no son aplicables debido a que la distribución de los fluidos es variable a lo largo del tubing. Esto genera variación en el régimen de flujo y afecta al gradiente de presión.

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Slippage (Deslizamiento) Slip (Deslizamiento)

Cual es el efecto del slip sobre la caida de presion en pozo? • El deslizamiento (slip) causa que el liquido fluya mas lento y vaya quedandose atras en el pozo. • A medida que el liquido queda rezagado en el pozo (holdup), la densidad de la columna de fluido en tubing incrementa. Liquid Loading Hugo d´Arlach

Holdup • Se define como la porcion del area transversal del tubing que esta ocupada por liquidos. • El deslizamiento (slip) causa un incremento en el area del tubing ocupada por liquidos. A mayor slip mayor holdup.

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Holdup

• Calcular la densidad en psi/ft:

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Slip y Holdup En que escenarios debemos prestar atención al slip y holdup? • • • • •

Pozos con alto contenido de gas libre Pozos con bajo WC o alto GOR (a bajar presion de cabeza, WHP) Bajos caudales Pozos de gas con acumulacion de liquidos (liquid loading) Pozos con gas lift

Hugo d´Arlach

Slip y Holdup En que escenarios se presenta bajo slip? • Flujo Monofasico • Alto WC o bajo GOR, o altos GOR con altas presiones de cabeza (WHP) • Altos caudales • Pozos con bombeo (ESP, HSP, etc).

Hugo d´Arlach

Estimación de Slip y Holdup Medición experimental Correlaciones empiricas • Hagedorn and Brown • Fancher and Brown • Duns and Ros • Beggs and Brill • Orkiszewski • Gray Correlaciones mecanisticas Hugo d´Arlach

Regimenes de Flujo Regimenes de Flujo Vertical o Inclininado: • • • • •

Bubble Flow Slug Flow Churn Flow Annular Flow Mist Flow

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Bubble Flow

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Slug Flow

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Churn Flow (Flujo en Transición)

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Annular Flow

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Correlaciones Empíricas: Aplicabilidad

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Outflow Performance Como cambia Pwf con el caudal? • Asumiendo que todas las variables (WC,GOR,WHP) son constantes:

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Correlaciones: Escenario WC 45%

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Correlaciones: Escenario WC 95%

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Curvas VLP: Escenario WC=45%

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Curvas VLP: Escenario WC=95%

Hugo d´Arlach

La unica diferencia entre las correlaciones está en la manera en que el deslizamiento (slip) es calculado.

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Quiz: Problema 1

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Quiz: Problema 2

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Quiz: Problema 3

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Quiz: Problema 4

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