OPTIMIZACIÓN DE PRODUCCIÓN DEL CAMPO GALÁN MEDIANTE CHOKES EN FONDO

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 25

1. OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN MEDIANTE ANALISIS NODAL 28

1.1 INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE PRODUCCIÓN Y SUS COMPONENTES 28

1.2. RECORRIDO DE LOS FLUIDOS EN EL SISTEMA 30

1.2.1. Transporte en el Yacimiento. 30

1.2.2. Transporte en las Perforaciones. 31

1.2.3. Transporte en el Pozo. 31

1.2.4. Transporte en la Línea de Flujo. 31

1.3. PERFIL DE PRESIONES A LO LARGO DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN 31

1.3.1. Diferencial de Presión (Drawdow Pressure, (Pr – PWF)). 33

1.4. INTRODUCCIÓN AL ANALISIS NODAL 34

1.4.1. Nodo en el Fondo de Pozo. 37

1.4.2. Nodo en el Cabezal del Pozo. 37

1.5. CONSTRUCCION DE LA CURVA DE OFERTA Y DEMANDA 39

1.5.1. Curva de Oferta (IPR). 39

1.5.2. Curva de Demanda (VLP). 40

1.5.3. Balance de Energía. 40

1.6. OPTIMIZACIÓN GLOBAL DEL SISTEMA 43

1.7. METODOS DE PRODUCCIÓN 43

2. COMPORTAMIENTO DE LA AFLUENCIA DE FORMACIONES PRODUCTORAS 45

2.1 FLUJO DE FLUIDOS EN EL YACIMIENTO (ESTADOS DE FLUJO) 45

11

2.1.1 Área de Drenaje. 45

2.1.2 Flujo de Petróleo en el Yacimiento. 46

2.1.3. Estados de Flujo. 46

2.2 ECUACIONES QUE DESCRIBEN EL COMPORTAMIENTO DEL FLUIDO EN EL YACIMIENTO 47

2.2.1 Ley de Darcy. 48

2.2.1.1 Permeabilidad (K). 51

2.2.1.2. Espesor (h). 52

2.2.1.3 Radio de Drenaje (re). 52

2.2.1.4 Presión Promedio del Yacimiento (Pr). 52

2.2.1.5 Presión Dinámica de Fondo (Pwf). 53

2.2.2 Flujo Trasiente Temprano (Yacimiento Infinito). 53

2.2.3 Flujo Trasiente Tardío. 53

2.2.4 Estado Pseudo-Estable. 54

2.2.5 Estado Estable. 54

2.3 FACTOR DAÑO (S=SKIN) 55

2.4 IPR (INFLOW PERFORMANCE RELATION SHIPS) 56

2.4.1 Flujo de una sola Fase. 58

2.4.2 Flujo Bifásico. 59

2.4.2.1. IPR (Método de Vogel). 59

2.4.2.2. IPR (Método de Fetcovich). 61

2.5 INDICE DE PRODUCTIVIDAD (J) 62

2.5.1 (J) Para Flujo Continuo 63

2.5.2 (J) Para Flujo Semi-Continuo 63

2.5.3 Escala Típica del Índice de Productividad 64

2.5.4 Factores que Afectan el Índice de Productividad. 64

2.5.5 Eficiencia de Flujo (EF). 64

2.6 FLUJO DE FLUIDOS EN EL COMPLETAMIENTO 65

2.6.1 Tipos de Completamiento. 65

2.6.1.1. Hoyo Desnudo. 65

12

2.6.1.2. Cañoneo Convencional. 65

2.6.1.3 Empaque con Grava. 66

2.6.2 Caídas de Presión en el Completamiento. 67

2.6.2.1. Caída de Presión en Completamientos de Hoyo Desnudo. 67

2.6.2.2. Caída de Presión en Completamientos con Cañoneo Convencional. 67

2.6.2.3 Premisas para la Ecuación de Jones, Blount y Glaze. 67

2.6.2.4 Ecuación de Jones, Blount y Glaze para Cañoneo Convencional 68

2.6.3 Curva de Oferta de Energía o Afluencia de Fluidos que el Yacimiento Entrega en el Fondo de Pozo (Pwf vs q). 69

3. FLUJO MULTIFÁSICO EN TUBERIAS 70

3.1. FLUJO DE FLUIDOS EN EL POZO Y EN LA LINEA DE FLUJO 70

3.2 CONSIDERACIONES TEORICAS DE FLUJO MONOFASICO Y MULTIFASICO EN TUBERIAS 71

3.2.1 Calculo del Factor de Fricción. 71

3.2.1.1. Numero de Reynolds. 71

3.2.1.2. Factor de Fricción en Flujo Laminar. 72

3.2.1.3 Factor de Fricción en Flujo Turbulento. 72

3.3 ECUACIÓN GENERAL DEL GRADIENTE DE PRESIÓN 74

3.4 DEFINICIONES BASICAS PARA FLUJO MULTIFASICO 75

3.4.1 Patrones de Flujo. 75

3.4.1.1. Patrones de Flujo Multifásico para Tuberías Verticales. 75

3.4.1.2. Patrones de Flujo Multifasico para Tuberias Horizontales o Inclinadas (Stratified Smooth y Stratified Wavyt). 78

3.4.2 Parámetros Característicos del Flujo Multifásico. 80

3.4.2.1. Viscosidad. 81

3.4.2.2. Velocidad. 81

3.4.2.3 Velocidad de Erosión (Velocidad Límite). 83

3.4.2.4 Tensión Superficial. 83

3.4.2.5 Hold-Up de Líquido. 84

13

3.4.2.6 Fracción de Líquido sin Deslizamiento 84

3.4.2.7 Densidad de Líquidos. 85

3.4.2.8 Densidad Bifásica. 85

3.4.3 Descripcion de Correlaciones de Flujo Multifasico en Tuberias. 86

3.4.3.1. Correlación Categoría (A). 87

3.4.3.2. Correlación Categoría (B). 87

3.4.3.3 Correlación Categoría (C). 88

3.5 TRANSFERENCIA DE CALOR 88

3.5.1 Conducción de Calor. 88

3.5.2 Radiación de Calor. 89

3.5.3 Convección de Calor. 89

3.6 OPTIMIZACIÓN APLICANDO ANALISIS NODAL 90

3.6.1 Análisis Nodal del Pozo: Oportunidades de aumentar la Oferta de Energía y Fluidos del Yacimiento. 92

3.6.2 Análisis Nodal del Pozo: Oportunidades de Disminuir la Demanda de Energía para Levantar Fluidos del Yacimiento. 93

4. GENERALIDADES DEL CAMPO GALÁN 94

4.1. RESEÑA HISTORICA 94

4.2 LOCALIZACIÓN GEOGRAFICA 95

4.3 CARACTERISTICAS DEL YACIMIENTO 97

4.4 GEOLOGIA 98

4.4.1 Estratigrafía 99

4.4.1.1. Formación Colorado (Zona A). 99

4.4.1.2. Formación Mugrosa (Zonas B y C). 99

4.4.1.3 Formación Esmeralda – La Paz (Zona D). 100

4.4.2 Geología Estructural. 101

4.5 HISTORIA DE PRODUCCIÓN DEL CAMPO GALÁN 102

14

5. METODOLOGÍA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN MEDIANTE LA INSTALACIÓN DE CHOKES EN FONDO AL CAMPO GALÁN 105

5.1. METODOLOGIA 106

5.2 RECOPILACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA INFORMACIÓN 106

5.2.1 Datos de Producción. 106

5.2.2. Caracterización del Fluido. 107

5.2.3. Datos de los Estados Mecánicos. 108

5.2.4. Datos de Survey. 108

5.2.5. Determinación de la Presión de Yacimiento. 109

5.3 REPRODUCCIÓN DE LAS CONDICIONES OPERACIONALES ACTUALES 110

5.3.1 Modelo de Pozo. 110

5.3.2 Completamiento. 112

5.3.3 Tubería de Producción. 113

5.3.4 Caracterización del Fluido. 116

5.3.5 Ajuste Correlaciones de Flujo Multifásico. 118

5.3.6 Ajuste de las Condiciones Operacionales Actuales. 119

5.4 EVALUACIÓN Y ANALISIS DE RESULTADOS DE LOS POZOS QUE PRESENTAN FLUJO CRUZADO 121

5.4.1 Identificación de Zonas con Flujo Cruzado. 121

5.4.2 Pwf Óptima. 127

5.5. OPTIMIZACION DEL SISTEMA MEDIANTE LA INSTALACION DE UN CHOKE EN EL FONDO DEL POZO APLICANDO COMPLETAMIENTOS INTELIGENTES 131

5.5.1. Componentes Principales de los Pozos Inteligentes. 133

5.5.1.1. Instrumentación de Superficie. 134

5.5.1.2. Dispositivos de Control de Flujo. 134

5.5.1.3. Sensores para el Monitoreo Permanente. 137

5.5.1.4. Packer (Sellos de Aislamiento de Zonas). 138

5.5.1.5. Umbilical (Líneas de Control). 139

15

5.5.2. Completamiento Básico para una Zona de Pozos Inteligentes. 140

5.5.2.1. Empaque Plano doble para Umbilical. 141

5.5.2.2. HF Packer. 142

5.5.2.3. Dispositivos de Flujos. 143

5.5.2.4. Sensores Y Control 144

5.5.2.5 Tecnología Existente, (Sistema Compacto Intellizone de Schumberger). 149

5.5.3 Choke TRFC-HM AP y TRFC-HM LP (Válvulas hidráulicas Mecánicas de Control de Flujo de Superficie Accionada). 154

5.5.3.1. Aplicaciones 156

5.5.3.2. Beneficios 156

5.5.3.3 Características 156

5.5.3.4 Operación. 157

5.5.3.5 Especificaciones 159

5.5.4 Evaluación y Análisis de Resultados de la Instalación de los Chokes en Fondo. 161

5.5.4.1 Pozo Galán 71. 162

5.5.4.2 Pozo Galán 74. 164

5.5.4.3 Pozo Galan 77. 166

5.5.4.4 Pozo Galan 134. 168

5.5.4.5 Pozo Galan 140. 171

6. EVALUACIÓN FINANCIERA 175

6.1. FLUJO DE CAJA 176

6.2 PAY BACK 176

6.3 VALOR PRESENTE NETO (VPN) 177

6.4 TASA INTERNA DE RETORNO (TIR) 178

6.5 RELACIÓN BENEFICIO COSTO (RBC) 179

6.6 TASA DE INTERÉS DE OPORTUNIDAD (TIO) 180

6.7 ANALISIS FINANCIERO OPTIMIZACION PROPUESTA 181

16

6.8 COSTOS ASOCIADOS A LA INSTALACION DE COMPLETAMIENTOS INTELIGENTES 181

6. CONCLUSIONES Y RECOMEDACIONES 191

BIBLIOGRAFIA 193

17

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Elementos del sistema de producción 29

Figura 2. Perfil de presiones en un sistema de producción 33

Figura 3. Diferencial de Presión (Drawdown Pressure) 34

Figura 4. Componentes Basicos en la Evaluacion de un Sistema de Producción 35

Figura 5. Nodo solucion en el fondo del pozo y curvas de oferta y demanda 37

Figura 6. Nodo Solucion en el Cabezal del Pozo y Curvas de Oferta y Demanda 38

Figura 7. Curva Tipica del Comportamiento de Afluencia. 39

Figura 8. Curva Típica del Comportamiento de Efluencia. 40

Figura 9. Factores de Mathews & Russell. 51

Figura 10. Distribución de la presión en un pozo con daño 55

Figura 11. Inflow performance Relation Ship (IPR) 57

Figura 12. Curva IPR adimensional (Vogel) 60

Figura 13. Modelo de Fetcovich para la Determinación de C y n 62

Figura 14. Hoyo desnudo 65

Figura 15. Cañoneo convencional 66

Figura 16. Empaque con grava 66

Figura 17. Patrones de Flujo para Tuberías Verticales y Fuertemente Inclinadas 76

Figura 18. Patron de Flujo Estratificado 78

Figura 19. Patron de Flujo Intermitente 79

Figura 20. Patron de Flujo Anular 79

Figura 21. Patron de Flujo Burbujas Dispersas 80

Figura 22. Expansión Campo Galán 95

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