TITULO

ANALISIS NODAL

Universidad Mayor Real y Pontificia DeSan Francisco Xavier De Chuquisaca

INGENIERIA DE PETROLEO Y GAS NATURAL

Carrera: Ing. De Petrleo y Gas NaturalMateria: PRODUCCION II (PGP 221)Ttulo: Anlisis NodalGrupo: 2Universitarios: -Ugarte Guerra ngel Efran -Flores Tirado Elvis Fernando - - -Fecha de presentacin: 7 de abril de 2015 Docente: Ing. J.A. Leon

Sucre Bolivia2015

CONTENIDO

1.1 INTRODUCCIN.

1.2 APLICACIONES DEL ANLISIS NODAL. 1.3 CLASIFICACIN DE NODOS. 1.4 ELEMENTOS UTILIZADOS EN EL SISTEMA DE ANLISIS NODAL. 1.5 ANLISIS DETALLADO DEL SISTEMA

BIBLIOGRAFIA

1.1 Introduccin

El anlisis nodal se define como la segmentacin de un sistema de produccin en puntos o nodos, donde se producen cambios de presin. Los nodos estn definidos por diferentes ecuaciones o correlaciones.

El anlisis nodal es presentado para evaluar efectivamente un sistema completo de produccin, considerando todos los componentes del sistema comenzando por la presin de reservorio Pr y terminando en el separador incluyendo el flujo a travs del medio poroso, flujo a travs de las perforaciones de terminacin, flujo a travs de la tubera de produccin con posibles restricciones de fondo, flujo de la lnea horizontal pasando a travs del estrangulador en superficie hacia el separador.

Los fluidos tienen que ir desde el reservorio hacia los separadores en superficie, pasando por las tuberas de produccin, equipos superficiales en cabeza de pozo y las lneas de surgencia

El objetivo principal del anlisis nodal, es el de diagnosticar el comportamiento de un pozo, optimizando la produccin, variando los distintos componentes manejables del sistema para un mejor rendimiento econmico.

p1 = pr pwfs = Prdidas de presin en medios porosos.

p2 = pwfs pwf = Prdidas de presin a travs de la completacin.

p3 = pUR pDR = Prdidas de presin a travs de las restricciones.

p4 = pUSV pDSV = Prdidas de presin a travs de la vlvula de seguridad.

p5 = pwh pDSC = Prdidas de presin a travs de choques superficiales.

p6 = pDSC pSEP = Prdidas de presin en lneas de flujo.p7 = pwf pwh = Prdida de presin total en la tubera de produccin

p8 = pwh pSEP = Prdida de presin total en la lnea de flujo.

Flujo en el Medio PorosoFlujo VerticalFlujo Horizontal

La presin en cada componente es dependiente del caudal de produccin, el caudal puede ser controlado por los componentes seleccionados, siendo muy importante la seleccin y el dimensionamiento de los componentes individuales en el estudio de un pozo especfico.

El caudal de produccin de un pozo puede muchas veces estar muy restringido por el comportamiento de uno de los componentes del sistema. El comportamiento total del sistema puede ser aislado, y optimizado de manera ms econmica. Experiencias pasadas han mostrado que se gast una gran cantidad de dinero en estimular la formacin, cuando la capacidad de produccin del pozo es restringido, porque la tubera o lnea de flujo eran extremadamente pequeas. Otro ejemplo de error en el diseo de terminacin es sobredimensionar las tuberas. Esto ocurre frecuentemente en pozos que se espera un caudal de produccin muy alto y cuyo resultado no es el esperado. En esta prctica, no slo se invierte dinero en equipamiento innecesario, si no tambin se obtiene un escurrimiento en el pozo lo cual nos reduce la produccin.

La Interrelacin entre caudal y presin es aprovechada por el Anlisis Nodal para resolver muchos problemas que se presentan con la excesiva resistencia al flujo y las variaciones en el caudal durante la vida productiva del pozo, en la etapa de surgencia natural o en la del levantamiento artificial.

1.2 APLICACIONES DEL ANLISIS NODAL. Seleccin de dimetro de tubing Seleccin de lneas de conduccin Diseo de Gravel Pack Dimenciones de orificiod de fondo Analisis de problemas de restricciones Diseo de levantamiento de sistema artificial Evaluacin de sistemas de pozos Analizar el efecto de comprimir gas en boca del pozo Predecir los efectos de la deplecin de reservorios

1.3 CLASIFICACIN DE NODOSNodoUn nodo es el punto donde existe un cambio en el rgimen o direccin de flujo . Los cuales se pueden dividir en nodo comn y nodo fijo

NODO FIJOSon los puntos terminales e inicial de sistema de produccin, donde no existe una cada de presin.

NODO COMUNEs el nombrequerecibe una seccin determinada de un sistema de produccin donde se produce una cada de presin, la cual es expresada por ecuaciones fsicas o matemticas que relacionan la presin y caudal.

Para cada restriccin localizada en el sistema el clculo de la cada de presin a travs del nodo como una funcin del caudal est representada por la misma ecuacin general. ELEMENTOS USADOS EN EL SISTEMA DEL ANLISIS NODAL

UBICACION DE LOS NODOS COMPONENTES

1.4 ELEMENTOS USADOS EN EL SISTEMA DEL ANLISIS NODAL.Considerando las variadas configuraciones de pozos de un sistema de produccin, estos elementos, tambin llamados componentes, pueden ser muchos debido a que existen sistemas muy complejos de terminacin. Los ms comunes estn representados en la figura.

4.1 Ubicacin de los Nodos componentesObservando la figura anterior, podemos determinar las posiciones de los nodos componentes ms comunes, siendo estos modificados de acuerdo a necesidades y requerimientos del sistema de produccin o polticas de produccin adoptadas.

4.2 Componentes que intervienen en el Anlisis NodalEn funcin a la necesidad que se tiene de cada uno de los elementos que intervienen como componente de un sistema de produccin, definiremos la funcionalidad de los ms importantes.4.2.1 Separador. En el proceso de separacin de petrleo y gas en los campos, no existe un criterio nico para establecer las condiciones ms adecuadas de produccin ptima de los equipos. El anlisis nodal TM, est orientado a obtener ciertos objetivos puntuales que nos den condiciones de mxima eficiencia en el proceso de separacin; obteniendo de esta manera: Alta eficiencia en el proceso de separacin de gas-petrleo. Mayor incremento en los volmenes de produccin. Incremento en la recuperacin de lquidos Disminucin de costos por compresin. Estabilizacin de gas-condensado.

4.2.2 Lnea de Flujo Horizontal. Este componente, es el que comunica la cabeza del pozo con el separador y donde el fluido presenta un comportamiento que obedece a las condiciones adoptadas para el sistema de produccin de los pozos.El tratamiento del componente para el flujo horizontal, puede ser analizado usando las diversas ecuaciones y correlaciones presentadas por investigadores que han estudiado la incidencia, que puede tener este componente, sobre el conjunto del sistema en su interrelacin con los dems nodos.4.2.3 Lnea de Flujo Vertical. Este componente es el que comunica el fondo del pozo con la superficie, donde el fluido presenta un comportamiento que obedece a las condiciones de presin y temperatura, que estn de acuerdo a la profundidad. En este componente existe la mayor prdida de energa del sistema, que va desde el 20 al 50% de acuerdo a su relacin gas-condensado y corte de agua.4.2.4 Choque Superficial. Es el que controla la produccin del pozo con el cual se puede aumentar o disminuir el caudal de produccin, siendo que en este componente se produce una presin diferencial que puede ser calculada con una de las muchas ecuaciones para choques o estranguladores.

4.2.5 Cabeza de Pozo. Es un punto del sistema en el que se produce el cambio de direccin, de flujo vertical a flujo horizontal, y de donde se toma el dato de la presin de surgencia para conocer la energa de produccin del pozo, siendo tambin un punto crtico que es tomado en cuenta para su anlisis dentro del sistema.

4.2.6 Vlvula de Seguridad. Este componente, es un elemento que se instala en la tubera vertical y que opera en cualquier anormalidad del flujo que puede ocurrir en el transcurso de la produccin, siendo vital para la seguridad operativa del pozo.

Segn su elevacinVlvulas de seguridad de apertura instantnea: Cuando se supera la presin de tarado la vlvula abre repentina y totalmente. Vlvulas de alivio de presin: Cuando se supera la presin de tarado, la vlvula abre proporcionalmente al aumento de presin. Segn su actuacinVlvulas de actuacin directa: Son vlvulas cargadas axialmente, que al alcanzar la presin de tarado abren automticamente debido a la accin del fluido a presin sobre el cierre de la vlvula. Vlvulas de actuacin indirecta: Son vlvulas accionadas por piloto. Deben actuar debidamente sin ayuda de ninguna fuente exterior de energa. Segn su agrupacinVlvulas de seguridad sencilla: Son las que alojan en su cuerpo a un solo asiento de vlvula. Vlvulas de seguridad doble o mltiple: Son las que alojan en su cuerpo dos o ms asientos de vlvulas. Segn su conexinEmbridadas. Roscadas. Soldadas

4.2.7 Choque de Fondo. De acuerdo a la necesidad de elevar la presin o controlar la energa en el flujo de la lnea vertical, as como tambin, tener una presin de aporte y elevacin controlada, se procede a la baja de este tipo de restriccin, por lo que se va a producir un presin deferencial en la que se tendr una cada de presin que a su vez puede ser calculada.4.2.8 Presin Fluyente. Esta es muy importante para el sistema, ya que de ella depende toda la capacidad de la instalacin que se desea conectar al reservorio a travs del pozo y as producir todo el campo.Esta presin, es medida en el fondo del pozo y tomada en el punto medio del nivel productor. Su determinacin se la hace en una forma indirecta utilizando herramienta mecnica o electrnica de toma de presin, o tambin se la puede calcular utilizando correlaciones.4.2.9 Completacin o Perforaciones en el Fondo. Este nodo es muy importante en el sistema de produccin debido a que comunica el reservorio con el pozo, y de l depende mucho el potencial de energa de pozo, debido a la disminucin del rea por donde debe pasar el fluido, la cual puede ser expresada por correlaciones.

1.5 ANALISIS DETALLADO DEL SISTEMA Cuando empezamos a detallar un sistema de anlisis nodal para un pozo de produccin observamos la figura 1.2.

ESQUEMA GRFICO DEL ANLISIS COMPLETO DE UN SISTEMA DE PRODUCCIN En la figura 1.2 se puede observar la relacin directa de las cadas de presin entre los nodos ms Comunes los cuales son:

Fig.1.2PROCEDIMIENTO DEL ANLISIS NODAL Una vez que se tenga el sistema completado en el pozo se procede a efectuar el anlisis de la siguiente forma:

1. Primeramente determinamos qu componentes del sistema de produccin van a ser cambiados para dar una mayor optimizacin al sistema. 2. Despus seleccionamos los nodos componentes que van a ser analizados. 3. Luego seleccionamos la ubicacin de cada uno de los nodos y aislamos el efecto de cambio de presin sobre los dems componentes seleccionados. 4. Despus determinamos las relaciones que se aplicarn para la entrada y salida de flujo del nodo.5. Tambin se describe el mtodo que va a usarse para determinar la entrada y salida del flujo. 6. Por ltimo se construyen curvas de entrada Vs. Salida de flujo en las que se determinan los efectos de cambio de capacidad de produccin sobre el rendimiento completo del sistema. 7. Y esto se repite para cada nodo componente.

ANALISIS DEL SISTEMA EN EL FONDO DEL POZOSi colocamos el nodo solucin en el fondo de pozo, esto nos permite aislar el reservorio de las tuberas tanto vertical como horizontal; dando la posibilidad de estudiar varios efectos, podemos estudiar la sensibilidad al dimetro de tubera manteniendo los parmetros de reservorio constantes y la sensibilidad de los parmetros de reservorio como la permeabilidad, dao, conductividad.

ANLISIS DE SENSIBILIDADES En algn momento de la vida productiva del pozo, hay siempre dos presiones que permanecen fijas y no son funcin del caudal. Una de esas presiones es la presin promedio del reservorio PR, y otra es la presin de salida del sistema. La presin de salida es generalmente la presin del separador Psep, pero si la presin del pozo es controlada con un orificio en la superficie, la presin fija a la salida del sistema ser Pwh. Una vez que el nodo es seleccionado la presin del nodo es calculada en ambas direcciones comenzando desde las fijas.

OPTIMIZACIN DE LA TUBERA DE PRODUCCIN Uno de los componentes ms importantes del sistema, es la tubera. Un 50% de la energa disponible es consumida en el movimiento de los fluidos desde el fondo a la superficie a travs de ella. La seleccin del dimetro ptimo de la tubera es uno de los pasos ms importantes. El costo de la tubera es muy alto, llegando a representar el 50% del costo total de la terminacin del pozo. Entrada al nodo (Inflow)

Salida del nodo (outflow)

La cada de presin p, en cualquier componente varia con el caudal, q. Por lo tanto un grafico de la presin versus el nodo el caudal producir dos curvas, la cuales se interceptan.

El efecto del cambio en cualquier componente puede ser analizado recalculando la presin en el nodo versus el caudal, usando las nuevas caractersticas del componente que fue cambiado. Si el cambio fue realizado en un componente de upstream la curva de salida outflow no sufrir cambios. Por lo tanto si cualquier curva es cambiada, la interseccin tambin lo har y existir entonces una nueva capacidad de flujo y presin en el nodo. Las curvas tambin se pueden desplazar si cambian cualquiera de las condiciones fijas, por ejemplo una depletacin en la presin del reservorio o un cambio en las condiciones del separador o instalaciones receptoras en superficie.

El efecto sobre la capacidad de flujo debido al cambio del dimetro de tubings es ilustrado grficamente en la Figura 4-4.

El efecto de cambio del dimetro del tubing por uno de mayor dimetro, siempre y cuando no sea muy grande, provoca un aumento del caudal y un consecuente aumento en la presin en la boca de pozo. El anlisis usado ms frecuente es el de seleccionar el Nodo entre el reservorio y el sistema de produccin de superficie. Este punto se puede observar en la posicin 6 de la Figura 4-3, y la presin en el Nodo es Pwf.

ANLISIS DEL SISTEMA NODO EN CABEZA DE POZO El separador y la lnea de descarga son considerados como un componente; y el yacimiento y la tubera de produccin son el otro componente.

La linea de flujo horizontal est aislada facilitando el anlisis de cambio de dimetro de la misma y de la cada de presin en la lnea o conducto

ANALISIS DEL SISTEMA EN EL SEPARADOR La presin de separacin Psep no debe ser indiscriminadamente disminuida o aumentada sin antes analizar el comportamiento del sistema, en particular de la lnea de produccin.

SELECCIN DEL COMPRESOR La seleccin y el dimensionamiento de un compresor para aumentar la capacidad productiva de un sistema de pozos, requieren conocer la presin de succin y descarga requerida, adems del volumen de gas para la venta, y la distancia donde se debe entregar el gas. La presin del separado controla la presin de succin del compresor y est directamente relacionada con la potencia del compresor HP

BIBLIOGRAFIA

Explotacin del Gas y Optimizacin de la Produccin Software y Mtodos AnalticosLuis Rivero Sandoval Santa Cruz de la Sierra Bolivia Septiembre 2004 Gas Production Operations H. Dale Beggs Optimizacin de la Produccin Mediante Anlisis Nodal de Ricardo Maggiolo Production Optimization, Using Nodal Analysis H. Dale Beggs Natural Gas Reservoir Engineering CHI U IKOKU Petroleum Engineering Handbook Society of Petroleum Engineers Horizontal Wells, Formation Evaluation Drilling and Production by R. Aguilera G.M. Cordell. G. W. Nicholl Reservoir Engineering Handbook Third Edition Tarek Ahmed Fundamentos de Ingeniera de Yacimientos Freddy Humberto Escobar Macualo Reservoir Engineering Heriot Watt University

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