Optimización de Sistemas de Producción con Análisis Nodal FUNDACION EFIC - NEIVA
- DEL 15 AL 19 DE JULIO DE 2013
Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 – 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail:
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PROPUESTA TÉCNICO – ECONÓMICA
1 - A quién está dirigido? Ingenieros de empresas operadoras de campos y de servicios, que participen en distintas etapas del desarrollo de un campo, y requiera conocer los mecanismos que afectan a la maximización de la producción de hidrocarburos y su eficiencia.
2 – Objetivos
Identificar los elementos que componen un sistema de producción y adquirir conceptos que definen al Análisis Nodal.
Conocer las variables que afectan la productividad de los pozos así como lo modelos y correlaciones que permiten el modelamiento de fluidos en el medio poroso.
Conocer acerca de los mecanismos que afectan en la caída de presión en cada componente del sistema, las restricciones que participan y la interacción entre ellos.
Lograr una visión sistémica para maximizar la producción, optimizando la relación costo/beneficio y mejorando la eficiencia energética de su campo.
Aplicar la técnica de Análisis nodal a pozos con flujo natural y levantamiento artificial.
3 – Duración
Cinco días – 40 Horas.
4 – Software especializado de producción Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 – 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail:
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En el presente curso se empleará el software PERFORM para aplicar la técnica de Análisis nodal, sin afectar la estructura base del curso.
5 – Beneficios y Contenido del Curso
Adquirir las siguientes competencias cognitivas que le permitan al estudiante optimizar los sistemas de producción:
Identificar cuellos de botella y restricciones en la producción. Evaluar los beneficios de contar con pozos nuevos y líneas adicionales. Calcular la productividad de los sistemas de recolección de campo. Calcular los perfiles de presión y temperatura a lo largo de un trayecto determinado de la red de producción Efectuar un análisis nodal integral en cualquier punto de un sistema hidráulico utilizando múltiples parámetros de sensibilidad. Determinar la tasa de flujo a la cual producirán los pozos considerando las limitaciones en el completamiento y la geometría de los pozos. Optimizar el sistema de producción para obtener el caudal deseable de crudo de una forma económica. Chequear cada componente en el sistema para determinar si están restringiendo innecesariamente la producción. Permitir al personal de operación e ingeniería un rápido reconocimiento de las formas de incrementar la producción.
Adquirir las siguientes competencias actitudinales que le permitan a la empresa contar con un recurso humano motivado y entrenado que propicie el cambio:
Ser un agente multiplicador dentro del grupo para generar un espacio de reflexión en la importancia del tema. Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 – 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail:
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CONTENIDO DEL CURSO Item
Capítulos
Temas
1
Descripción de la técnica de Análisis Nodal
2
Desempeño del Yacimiento – Modelos de IPR
3
Estimación de las presiones de fondo a partir de registros acústicos
Definición de análisis nodal Aplicaciones del análisis nodal Componentes de un sistema de producción Metodología del análisis nodal Tipos de nodos Tipos de presiones Criterios para la selección del nodo solución. Casos especiales Ley de Darcy Factores que afectan el índice de productividad Factor de daño Comportamiento de IPR para pozos de gas IPR de yacimientos saturados, sub-saturados Modelos empíricos de IPR: Vogel, Fetkovich, Jones, Klins Modelos IPR de pozos horizontales Predicción del IPR futuro para pozos de petróleo Predicción del IPR futuro para pozos de gas Efectos del completamiento: Hueco abierto, perforado, empaquetamiento con grava. Gradientes de líquido en el anular: condiciones estáticas y condiciones dinámicas Estimación de la presión de fondo fluyendo Estimación de la presión estática Estimación de la eficiencia de flujo Estimación del factor de daño
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Item
Capítulos
Temas
Flujo monofásico y multifásico en pozos y líneas de superficie
4
Conceptos de hidráulica: Número Reynolds, flujo laminar y flujo turbulento, Teorema Bernoulli, perdidas en tuberías y accesorios. Flujo de líquido: Diagrama de Moody Flujo de gas: Ecuaciones de AGA, Panhandle A, Panhandle B, Weymouth, Colebrook - White Conceptos de flujo multifásico: Gradientes de presión en flujo multifásico Patrones de flujo Modelos empíricos de flujo multifásico: Orkiszewski, Aziz, Beggs and Brill, Duns and Ros, Hagedorn and Brown Modelos mecanísticos de flujo multifásico: Ansari, Hasan and Kabir, TUFFP. Transferencia de calor: Perfil de temperatura en pozos y líneas de superficie.
CONTENIDO DEL CURSO Duración
Capítulos
Temas
Caídas de presión a través de restricciones´ Flujo sónico y subsónico Chokes (estranguladores) de superficie: Flujo de gas y flujo multifásico. Válvulas de seguridad de subsuelo: Flujo de gas y flujo multifásico. Válvulas y accesorios de tuberías Velocidad erosional
Selección del tamaño de “tubing”
5
Flujo monofásico y multifásico a través de restricciones
6
Aplicación del Análisis Nodal - Flujo Natural
Efecto del diámetro de la línea de flujo Efecto de la estimulación Análisis nodal de pozos con chokes Evaluación del efecto del completamiento
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Duración
Capítulos
Temas
7
Aplicación del Análisis Nodal - Sistema de levantamiento a gas (Gas lift)
8
S Aplicación del Análisis Nodal - Sistema electro-sumergible (ESP)
9
Aplicación del Análisis Nodal - Cavidades Progresivas (PCP)
Identificar las características y aplicación del sistema de Gas Lift Realizar Análisis nodal a sistemas con Gas lift. Diseño de válvulas Metodología Manejo de curva de diseño del sistema gas-lift Efecto de los parámetros de diseño sobre la curva outflow del sistema. Parámetros hidráulicos y de diseños propios del bombeo electrosumergible Manejo de curvas de desempeño Realizar Análisis nodal a sistemas con bombeo ESP Efecto de los parámetros de diseño sobre la curva outflow del sistema Parámetros hidráulicos y de diseño propios del sistema de bombeo PCP Manejo de curvas de desempeño Realizar Análisis nodal a sistemas con Cavidades progresivas Generar la curva outflow.
6 – Estrategias de Enseñanza y Aprendizaje 6.1 Estrategias para fijar el concepto (“el saber”).
Se presentaran los fundamentos y conceptos generales asociados la optimización de los sistemas de producción, a través de las láminas para ilustración y discusión. Formulación de preguntas estratégicas. Alusión a casos reales producto de la experiencia del conferencista en análisis nodal. Uso de diapositivas con diagramas conceptuales de excelente calidad. Uso de animaciones y videos 3D para la aclaración de conceptos asociados al sistema de producción En cada módulo se proporcionan artículos de interés con el fin de promover el autoaprendizaje y el espíritu investigador en el alumno. Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 – 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail:
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6.2 Estrategias para asimilar el concepto (“el buen saber”)
Alusión a casos reales producto de la experiencia del conferencista en análisis nodal. Los estudiantes realizarán talleres con el acompañamiento del profesor. Aclaración de dudas durante los ejercicios en clase.
6.3 Estrategias para aplicar el concepto (“el hacer” – en el aula)
Despertar el interés del estudiante ayudándole a identificar oportunidades de mejoras dentro del negocio de la empresa en la cual trabaja. Usar una herramienta informática para aplicar de una forma didáctica los conceptos del curso. Realizar simulaciones de interés práctico para el estudiante. Acompañar el estudiante en su aprendizaje de la herramienta informática.
6.4 Estrategias para incentivar la lectura del material de apoyo (“el hacer” – fuera del aula).
Las memorias del curso se encuentran divididas en módulos temáticos con ejercicios resueltos. El contenido del material de apoyo es el resultado de información relevante sustraída de libros especializados de análisis nodal, artículos técnicos, casos prácticos de la literatura, notas del conferencista producto de su experiencia como asesor en estudios de análisis nodal.
7 – A cerca del Instructor Manuel E. Cabarcas Simancas es Ingeniero de Petróleos “Cum Laude” de la Universidad Industrial de Santander-UIS (1998). Posee un Master en Ingeniería-Área Ingeniería Química (2008) y actualmente es profesor de planta de la UIS en las siguientes asignaturas: Fenómenos de Transporte de Hidrocarburos e Ingeniería de Gas (Pregrado de Ingeniería de Petróleos), Análisis Nodal y Software Especializado de Producción (Postgrado en Producción). Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 – 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail:
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Es el líder de los proyectos de extensión, en el área de procesos y producción, que ofrece la Escuela de Ingeniería de Petróleos de la UIS al sector de los hidrocarburos. Cómo líder de los proyectos de producción de la Escuela de Ingeniería de Petróleos de la UIS, ha participado como ejecutor en la optimización de sistemas de producción de crudo y gas mediante el uso de Análisis Nodal empleando el software Pipesim en los siguientes campos colombianos: Campo Yaguará de Petrobrás (Optimización de la red de gas de anulares en conjunto con el sistema de producción de crudo mediante el uso del PIPESIM). Campo Velásquez de Mansarovar ( Optimización del sistema de recolección de gas ). Campo Jazmín de Mansarovar (Optimización del sistema de inyección de vapor de pozos horizontales mediante el uso del PIPESIM y HYSYS). Por más de cinco años trabajó para la UIS en proyectos de investigación entre Colciencias – Hocol y Ecopetrol para desarrollar nuevos métodos de mejoramiento del factor de recobro de yacimientos de crudo pesado. En el año 2008 participó en la elaboración del primer “Plan de Abastecimiento y Transporte de Gas Natural en Colombia para la UPME. ”
8 – Marco Teórico 8.1 ANÁLISIS NODAL DEL SISTEMA
El análisis nodal de un sistema de producción, realizado en forma sistemática, permite determinar el comportamiento actual y futuro de uno o varios pozos productores de hidrocarburos, y consiste en dividir este sistema de producción en nodos de solución para calcular caídas de presión, así como gasto de los fluidos producidos, y de esta manera, poder determinar las curvas de comportamiento de afluencia y el potencial de producción de un yacimiento.
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Como resultado de este análisis se obtiene generalmente un incremento en la producción y el mejoramiento de la eficiencia de flujo cuando se trata de un pozo productor, pero cuando se trata de un pozo nuevo, permite definir el diámetro óptimo de las tuberías de producción, del estrangulador, y línea de descarga por el cual debe fluir dicho pozo, así como predecir su comportamiento de flujo (aporte de hidrocarburos) y presión para diferentes condiciones de operación. El procedimiento del análisis nodal ha sido reconocido en la industria petrolera como un medio adecuado para el diseño y evaluación, tanto en pozos de flujo natural como en pozos que cuentan con un sistema artificial de producción. En el análisis nodal se evalúa un sistema de producción dividiéndole en tres componentes básicos:
Flujo a través de un medio poroso (yacimiento), considerando el daño ocasionado por lodos de perforación, cemento, etc. Flujo a través de la tubería vertical (sarta de producción), considerando cualquier posible restricción como empacamientos, válvulas de seguridad, estranguladores de fondo, etc. Flujo a través de la tubería horizontal (línea de descarga), considerando el manejo de estranguladores en superficie.
Para predecir el comportamiento del sistema, se calcula la caída de presión en cada componente. Este procedimiento comprende la asignación de nodos en varias de las posiciones claves dentro del sistema (ver figura 1). Entonces, variando los gastos y empleando el método y la ecuación de flujo multifásico que se considere adecuada dependiendo de las características de los fluidos, se calcula la caída de presión entre dos nodos.
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Gas P8 = (Pwh - Psep) Separador
Pwh
P6 = (PDSC - Psep) Tanque
Psep P5 = (Pwh - PDSC)
Liquido
Choke PDSV P4 = (PUR - PDR) P1 = (Pr – Pwfs) = Pérdidas en el medio poroso P2 = (Pwfs – Pwf ) = Pérdidas a través del completamiento P3 = (PUR - PDR) = Pérdidas a través de la restricción P4 = (PUR - PDR) = Pérdidas a través de la válvula de seguridad P5 = (Pwh - PDSC) = Pérdidas a través del choke de superficie P6 = (PDSC - Psep) = Pérdidas en la línea de flujo P7 = (Pwf - Pwh) = Pérdidas totales en el Tubing P8 = (Pwh - Psep) = Pérdidas desde cabeza de pozo hasta el sep.
PUSV
P7 = (Pwf - Pwh) PDR P3 = (PUR - PDR) PUR
Pwf
P2 = (Pwfs – Pwf )
Pwfs
Pr
Pe
P1 = (Pr – Pwfs)
Figura 1. Esquema de caídas de presión evaluadas en un análisis nodal.
Después de seleccionar un nodo de solución, las caídas de presión son adicionadas o sustraídas al punto de presión inicial o nodo de partida, el cual generalmente es la presión estática del yacimiento, hasta que se alcanza la convergencia en las iteraciones de cálculo para obtener el valor del nodo de solución. Para utilizar el concepto nodal, al menos se deberá conocer la presión en el punto de partida. En un sistema de producción se conocen siempre dos presiones, las cuales se consideran constantes para fines de cálculo, siendo éstas la presión estática del yacimiento (Pr) y la presión de separación en la superficie (Psep). Por lo tanto, los cálculos pueden iniciar con cualquiera de ellas, para después determinar la presión en los nodos de solución intermedios entre estas posiciones de partida. Calle 8 No. 10-70 TEL. 871 7269 - 872 2882 – 872 2900 CEL. 315 7711753 Neiva contacto e-mail:
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Los resultados del análisis del sistema no solamente permitirán la definición de la capacidad de producción de un pozo para una determinada serie de condiciones, sino que también muestran los cambios en cualquiera de los parámetros que afectan su comportamiento. Por lo tanto, el resultado neto es la identificación de los parámetros que controlan el flujo en el sistema de producción.
Al momento de iniciar el curso, cada estudiante debe disponer de un computador portátil de su propiedad o asignado por la empresa.
La configuración de las mesas de trabajo, durante las sesiones de entrenamiento, debe ser en forma de herradura.
10 Fecha
Del 15 al 19 d Julio de 2003
10 Fecha 11. Valor Inversión DOS MILONES NOVECIENTOS MIL PESOS ($2.900.000.00) M/CTE. El Valor Incluye: Materiales, manual del participante, certificados, almuerzos, refrigerios y servicio de parqueadero durante el curso. CONTACTO: MARIA LEONISA RINCON MACHADO
FUNDACION EFIC 3157711753 098 8717269 – 098 8710017
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