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ANÁLISIS NODAL

Un pozo petrolero siempre tiene que estar vigilado, esto implica realizar análisis y seguimientos para saber si este se encuentra operando en las mejores condiciones, esto esta a cargo de los ingenieros petroleros del área de productividad de pozos. Estos también deben auxiliarse de herramientas para poder hacer propuestas y maximizar la producción con costos óptimos y con la mayor eficiencia posible.

SISTEMA INTEGRAL DE PRODUCCIÓN (SIP)

El Sistema Integral de Producción (SIP) son todos los elementos en conjunto que cumplen la función de transportar los fluidos del yacimiento hasta la superficie, pasando a través de diferentes accesorios (estranguladores) y equipos (separadores), hasta poder llevarlos a los tanques de almacenamiento. Durante todo el proceso de producción de hidrocarburos, es necesario que el fluido cuente con la energía suficiente para poder vencer las pérdidas de presión por fricción en el sistema y lograr llegar a la superficie (figura 1).

Figura 1. Componentes básicos del Sistema Integral de Producción, con las caídas de presión. [Cruz, Ignacio (2019)]

Estas caídas de presión se tienen en cada uno de los componente del Sistema Integral de Producción (SIP), por lo que esto provocará una variación del flujo volumétrico de hidrocarburos. A razón de esto, todos los componentes en el sistema deben ser evaluados en conjunto, ya que el cambio de presión en cualquiera de estos, provocan una afectación a todo el sistema.

La planeación y diseño del Sistema Integral de Producción debe evaluar el comportamiento del yacimiento y el comportamiento del estado mecánico y el equipo superficial, como uno solo. Ya que la cantidad que el yacimiento aporte depende de la caída de presión en la tubería, y la caída de presión en está, depende de la cantidad de fluido que fluya dentro de ella. Por ende, todo el sistema tiene que ser considerado y analizado como una unidad.

ANÁLISIS NODAL

Este procedimiento, realiza una evaluación a través de la integración de diferentes métodos de cómo se comporta el fluido a través del yacimiento hasta llegar a los separadores, considerando el comportamiento del flujo a través de la tubería de producción, estranguladores y la línea de descarga.

Este análisis combina el comportamiento entre el yacimiento, que gráficamente se representa con una curva IPR (Inflow Performance Relationship) y el pozo e instalaciones superficiales representada gráficamente con la curva VLP (Vertical Lift Performance), y de este modo se  analiza ve el comportamiento de las curvas en conjunto.

Figura 2.- En la figura A) se observa como es el comportamiento de una curva IPR y en la figura B) la curva VLP.

Para poder realizar estas curvas, es importante conocer:

  1. Flujo de fluidos a través de un medio poroso.
  2. Flujo de fluidos a través de las tuberías (monofásico o multifásico).

El método consiste en dividir el SIP en secciones, nombradas nodos y partir de ahí para el análisis. Este nos permite ver los efectos de cualquier cambio en los componentes del Sistema Integral de Producción (SIP), para esto se realizan varios modelos de sensibilidad a los componentes y así cuantificar el impacto que tendrían sobre la producción. La manera más común de cómo se asignan a lo largo de este se pueden ver en la figura 3.  La elección del que será el nodo solución, dependerá del objetivo de estudio, siendo estos tres los nodos en solución más comunes.

  1. Nodo solución en el fondo del pozo
  2. Nodo solución en cabeza de pozo
  3. Nodo solución en el separador

Figura 3.- Sistema Integral de Producción divido en nodos, estos nodos son los más comunes. [Cortés, Pamela (2020)]

NODO SOLUCIÓN EN EL FONDO DEL POZO

A modo ilustrativo, se hablará de la solución con nodo en el fondo del pozo, es decir, el punto de evaluación se encuentra a la profundidad media de los disparos. A partir de aquí el sistema se divide en dos secciones; el yacimiento y  pozo e instalaciones superficiales.

La primer curva que se construye es la IPR o también conocida como oferta, a partir de los datos de gastos y presiones de fondo fluyente. Mientras que la curva VLP o también llamada demanda, se construye a partir de gastos asumidos y las presiones en cabeza que le corresponden, y las presiones de fondo fluyente son estimadas a partir de correlaciones de flujo multifásico.

Se realiza una gráfica Qo vs. P y se grafican ahí estas dos curvas (figura 4.-) , y puede presentarse uno o en algunas ocasiones, dos puntos de intercepción. A este punto se les conoce como punto de operación, es decir, que a tal presión existirá un flujo volumétrico de hidrocarburo, siempre y cuando se mantenga la configuración del todo el sistema tal cual al momento de realizar la sensibilización.

Figura 4. Gráfica Qo vs. P, mostrando curva IPR y VLP. Tomado del módulo Análisis Nodal de CloudLoggerSCADA™.

APLICACIÓN DEL ANÁLISIS NODAL

El análisis nodal permite simular escenarios cuando un pozo será puesto a producir por primera vez. Esto es posible aplicándolo para su diseño, se crean escenarios donde a partir de la presión del yacimiento se propongan presiones de fondo fluyente estimadas, y se puede conocer cómo sería la respuesta del pozo. Esto permite determinar cuales serían las condiciones óptimas para poner en acción a un pozo petrolero, algunas variables pueden ser:

  1. El diámetro de la tubería de producción más óptimo
  2. El diámetro de la tubería de de descarga
  3. El diámetro de los estranguladores

Además, utilizar este análisis al sistema de producción permite conocer cuales son los parámetros que limitan la capacidad de producir hidrocarburo a un pozo. Es decir, que aplicar este método ayuda a diagnosticar las variaciones de flujo volumétrico que aporta el yacimiento al realizar sensibilización en algunos componentes. Y en el caso de ser necesario, se crean escenarios para eliminar o modificar esas limitaciones, permitiendo incrementar la producción del pozo, a esto se le conoce como Optimización de producción.

El análisis nodal da la pauta al ingeniero petrolero a ampliar el área de visión en el que se puede plantear diferentes escenarios con características que permitan diferenciar uno de otro. Esto con el propósito de crear diferentes propuestas de optimización, que unos ejemplos serían: cambiar el diámetro de un estrangulador, inducir una estimulación en el yacimiento, implementar un sistema artificial de producción o predecir la producción a futuro, por mencionar algunas opciones.

MÓDULO ANÁLISIS NODAL

Actualmente nos encontramos en una era donde el desarrollo tecnológico ha sido un partiaguas para la industria en general, pero específicamente en la industria petrolera con el paso del tiempo se ha podido observar que los cálculos a mano ya no son óptimos en cuestión de tiempos.

Para Dynamic Software-Based Controls E&P es muy importante desarrollar soluciones para el sector petrolero, explotando su capacidad operativa para la implementación de proyectos bajo estándares internacionales, ofreciendo eficiencia, calidad y un buen servicio.

Es por eso que desarrolló un proyecto para cubrir esa necesidad en el ambiente petrolero, y este es un Módulo de Análisis Nodal (figura 5.-).

Figura 5. Portada de la Página Web de Análisis Nodal de CloudLoggerSCADA™.

El módulo trabaja con el Modelo de Afluencia de Darcy para la sección de Yacimiento y la correlación de Hagedorn and Brown modificada para la sección de Pozo e instalaciones superficiales. Esta realizado para aplicarse en pozos fluyentes y con bombeo neumático continuo o intermitente.

Además, ofrecen un plus al incluir submódulos que te permitirán calcular el factor de daño total, y en caso de que se tenga Bombeo Neumático, podrás obtener la curva de eficiencia y poder determinar cuál es tu válvula operante.

Ya que esta elaborado bajo la tecnología de CloudLoggerSCADA™, permite vincular los datos del monitoreo de tus pozos en tiempo real, o de una fecha determinada ya que toda tu información se encuentra guardada en la nube. Puedes acceder desde cualquier dispositivo con internet y poder crear escenarios desde tu celular, tablet o computadora.

OFRECE:

1. SUB-MÓDULO FACTOR DE DAÑO TOTAL

Figura 6. Psuedodaños que cálculo y que métodos aplica.

2. SUB-MÓDULO VÁLVULA OPERANTE

Figura 7. Método por el que se calcula la válvula operante.

3. SUB-MÓDULO CURVA DE EFICIENCIA

Figura 8. Gráfica de la curva de eficiencia que calcula el módulo de análisis nodal.

Si deseas conocer más de este servicio que te ofrece Dynamic Software-Based Controls E&Pentra su página ANÁLISIS NODAL (https://cloudloggerscada.com/analisis-nodal/) y averigua más sobre esta plataforma y solicita una prueba sin costo.

 

REFERENCIAS

[1] Beggs, H. (s.f.). Production Optimization. Using NODAL Analysis. Tulsa: Oil & Gas Consultants International Inc.
[2] Cruz Reyes, J. I. (2019). Sistema Integral de Proucción. Obtenido de https://epmex.org/news/2019/08/19/sistema-integral-de-produccion-sip/
[3] Dynamic Software-Based Controls E&P. (2020). Análisis Nodal. Obtenido de https://cloudloggerscada.com/analisis-nodal/
[4] Méndez Castro, A. (2013). Aspectos de producción. Ciudad de México: Instituto Mexicano del Petróleo (IMP).
[5] Nájera Moreno, C. (2006). Conceptos básicos para la técnica de análisis nodal. PEMEX. Exploración – Producción Región Sur.

 

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Autor: Ing. Pamela Montserrat Cortés Torres

Contacto: pamela.cortes@dyscoep.com

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