COMPORTAMIENTO DE FORMACIONES PRODUCTORAS

(INDICE DE PRODUCTIVIDAD Y CURVAS DE COMPORTAMIEN­

TO DE AFLUENCIA)

ABEL

Trabajo presentado promoci6n

Por

NARANJO AGUDELO

como requisito parcial para la a Profesor Asistente

Nacional de Minas

de recursos Minerales UNAL -Medellin

• Facultad

Departamento

1111111111111111111111 I 11111 11111 11111111111111 1111 64000 00049816 5

\

AGRADEC I mENTOS

Deseo expresar misagr~decimientos a l a

Secretaria de la Ca0rera Ingenieria de

Petro l eos, Senora ~'Tagdalena Vasquez de

Giraldo por su valio~a colaboracion al

pasar a maquina el presente trabajo.

i i

TABLA DE CONTENIDO

. LISTA DE FIGURAS , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

LISTA DE TABLAS . vii

RESUHEr~ ................................... ~................. viii

INTRODUCCION

1.

101

1.2

1.3 1. 3.1

1. 3.2

1. 3. 3

1. 3.4

1.4

2.

2.1

2.2 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4 2.2.1.5

......................... ~ . . . . . . .. . . . . . . . . . . •. • • 1

INDICE DE PRODUCTIVIDAD 4

FACTORES QUE AFECTAN EL INDICE DE PRODUCTIVIDAD .. 8

CLASIFICACION DE LAS FORMACIONES DE ACUERDO AL INDICE DE PRODUCTIVIDAD ........ . .......•......•. 10

OBTENCION DEL INDICE DE PRODUCTIVIDAD .........• 11

Obtencion del indice de productividad a partir de una curva de P f Vs q ........•....... ~ ....•....

Obtencion del indice de productividad a partir de una prueba de flujo

Obtencion del ~ndice de productividad a partir de

..••.............. . ... . ...... 11

12

pruebas de formaci on .....................•.••.. 13 Indice de productividad Teorico ..........•..•.• 17

IMPORTANCIA DEL INDICE DE PRODUCTIVIDAD .•.•..•••. 25

CURVAS DE COMPORTAMIENTO DE AFLUENCIA (CURVAS IPR) 28

29FORMA DE LA IPR ... •.....•..••......•••..•. ~ •• ~ ...

OBTENCION DE LA IPR .•...••.••..•......••..•.•.•• 32 Obtencion de la IPR en el presente ....••••••.•• 32 IPR adimensional de Vogel ..................... .. 35 IPR adimensional cE Standing .................... . 42 IPR segGn Fetkovich ..............•.....•.•...••• 52 IPR segGn Patton y Golan .•.....••.•.••.. ~ .•••••. 57 IPR segGn Diaz-Couto y Golan ... ~ ~ .... ~ ......... . 62

iii

2.2,2 Obtencion de IPR en el futuro .............. ~ .... . 71 2.2.2.1 Metodo de Stand i n9 ............................. . 71 2.2.2.2 M§todo de Fetkovich ................•..•....•... ~. 74 2.2.2.3 M§todo de Al-Saadon ............................ . 75 2.2.2.4 Metodo de Dia -Couto y Golan ~ .....•.... ~ ....... . 78

2.3 IMPORTANCIA DE LA IPR .......................... . 78

BIBLIOGRAFIA ............•........... ~....................... 80

iv

LISTA DE FIGURAS

Pag.

FIGURAS

1. Carta i deal obtenida en una prueba DST supuesta de dos periodos de flujo y dos periodos de cierre.... 14

2. Grafico de Pwf Vs t que se obtiene al analizar el periodo de flujo en una prueba DST .............. 14

3. Variacion de la relacion Kg/Ko con la saturacion de petrol eo ...•................................. 22

4. Grafico de Kro Vs P segGn Evinger y Muskat .. 24

J1.oBo

5. Forma General de la IPR ...............••.••...... 30

6. Forma de la IPR considerando que la presion de bur­bujeo, Pb' la divide en dos secciones ......•....• 31

7. Diferencia entre la IPR considerada como recta y la IPR considerada como curva ...............•.•.••• 34

8. Error que se puede cometer al extrapolar la curva de la IPR pa r a calcular el potencial del pozo ..•• 36

9. IPR adimensional de Vogel ••.••.......•...••••••..• 37

10. IPR1S del ejemplo 1 .......•...............••...•.. 41

11. IPR1S adimensionales de Standing •......•.• ~ •••••... 48

12. IPR1S del ejemplo 2 .............................•• 52

13. Forma del grafico .JSro Vs P segGn Fetkovich 54

),.loBo

v

Pag.

14. Forma de la IPR segun Patton 58.................... J ..................

15. IPR para el ejemplo 3 ....................................................... 62

16. IPR para el ejemplo 4 ....................................................... 70

vi

LISTA DE TAGLAS

Pag.TABLA

1. IPR segun Vogel para el problema 1 ...........• 40

2. IPR para eficiencias de 1,Q7 y 1,3 en el ejemplo 2 ... 51

3. Datos para la porci6n curva de la IPR segun Patton, en el ejemplo 3 ........... ~ .......... ~........... 61

4. IPR actuales antes y despu~s de la estimulaci6n pa­ra el ejemplo 4 ................. : ..... ~........... 68

5. IPR obtenida para el pozd del ejemplo 4 dentro de una no ...•..•....•...••..•.•...•......... ~ . . . . . . . . 69

vii

RESUMEN

J

Un obstaculo , a veces diffcil, que he notado encuentran los estudian­

tes de la Carrera de Ingenierfa de Petroleos cuando se trata de consul­c·- '

tar sobre un tema determinado de la Carrera es que, por una parte la

informacion aparece, la mayorfa de las veces, bastante dispersa y por

otra parte genera 1 mente en ingles. Teniendo en cuenta esto un buen

trabajo de un profesor, que genera 1 mente tiene mas acceso a la informa­

cion que existe y que va apareciendo sobre los temas de las asignaturas

que dicta. serfa tratar de reunir la informacion que va obteniendo y

presentarla de una manera mas compacta y en espaHol.

En el presente trabajo se trato de reunir informacion 10 mas actualiza­

da posible relacionada con el tema" Comportamiento de Formaciones Pro­

ductoras", el cual es una parte de la asignatura "Produccion por Flujo

Natural y Artificial" que he venido dictando durante varios semestres

en la Carrera Ingenierfa de Petroleos.

E1 tema consta de dos partes que son i Indice de Productividad (J) y Cur­

vas de Comportamiento de Afluencia (IPR por sus inicia1es en Ingles ).

~nbas partes se cubriran partiendo del concepto 0 definici6n de cada

una, su importancia en la elaboraci6n de un adecuado plan de producci6n

viii

para un pozo 0 campo dados, y 10s diferentes metodos que se pueden se­

guir para calcular J 0 1a IPR en un momenta dado. Como se podr~ dedu­

cir , conociendo la IPR se puede determinar J. A medida que se van de­

sarrollando algunos conceptos y metodos,especialmente para obtener la

IPR, se presentan ejemplos.

En vista que se debe ir adoptando e1 sistema de unidades propuesto

por el sistema 5.1, las unidades para las variables de las ecuaciones

que aparecen en el texto se dan en unidades del s-i-s-terna ingles y en pa­

rentesis se dan las unidades correspondientes al si~tema 51. Cuando la

ecuacion se da en unidades pr~cticas ir~ acornpanada de una C, la cual

representa 1a constante para la conversion de unid ades; luego de la

ecuaci6n aparece el valor de C para cuando se usan unidades pr~cticas

del sistema ingles y en parentesis el mismo valor de C cuando se us an

uni dades pr~cti cas del s i sterna S. I. Las uni dades practi cas del s-i-stema

5.1 son las recomendadas por liThe Society of Petroleum Engineers of

AIMEI! (3)

(3) Las referencias bibliogr~ficas se encuentran al final de1 texto

ix

INTRODUCCION

E1 estudio del f1ujo natural de u~ pozo consta de tres partes que son:

€1 estudio del comportamiento de 1a formacion productora, del comporta­

miento mu1tif§sico vertical y del comportamiento mu1tif§sico horizontal.

Estudiando e1 comportamiento de 1a formacion productora se puede deter­

minar 1a presion con que 11ega e1 fluido a1 fonda del pozo cuando 1a

formacion 10 est§ entregando a una tasa dada; mediante e1 estudio del

comporta~iento mu1tif§sico vertical (si e1 pozo es vertical) se puede

ca1cu1ar las p~rdidas de presion que sufre e1 f1uido en el trayecto

desde e1 fonda del pozo hasta 1a cabeza del mismo, y 1a presion reque­

rida para que e1 f1uido viaje desde 1a cabeza del pozo hasta e1 separa­

dor, conocida como p~rdida de presion horizontal, se puede determinar

ana1izando e1 comportamiento mu1tifasico horizontal. Cuando 1a presion

con que sale e1 petro1eo a1 fondo del pozo es mayor que 1a suma de las

p~rdidas de presion vertical y horizontal para una tasa dada, se dice

que e1 pozo produce por f1ujo natural y si es menor habra necesidad

de recurrir a algan m~todo de 1evantamiento artificial para ayudar a1

pozo a producir a 1a tasa deseada.

£1 comportamiento de 1a formaci6n productora tiene que ver con 1a for­

ma como f1uyen los fluidos a trav~s de 1a formaci6n 10 cua1 a su vez

1

depende de factores como el tipo de yacimiento y estado del mismo

(porosidad, perilleabilidad, espesor de forillacion, radio de drenaje,me­

canismo de empuje, presi6n est§tica del yacimiento, etc.), del tipo

y cantidad de fluidos ( saturaciones de agua, aceite y gas), de la in­

teraccion de los fluidos entre si y con la for~acion (presiones capi­

lares y humectabilidad), de las caracterfsticas de los fluidos, etc.

La forma como cada uno de estos factores afecta el flujo de fluidos

a traves de la formacion se analiza en ingenierfa de yaci~ientos por

medio de curvas de permeabilidad relativa, de presion capilar y de pre­

diccion del yacimiento (1,2,4). Existen otros factores que tambien

afectan el flujo de fluidos a traves del yacimiento pero que no son

caracterfsticos de la formacion ni de los fluidos contenidos sino que

han side inducidos 0 provocados como son el daAo de la formacion conti ­

gua a la pared del pozo y el completamiento que se le ha hecho al mis­

mo ~ .

Desde el punto de vista de ingenieria de produccion se considera que

para el yacimiento en consideracion ya se ha analizado el efecto de

los facto res mencionados antes y por 10 tanto el estudio del comporta­

nliento de la formacion se reduce a conocer la capacidad productora de

esta, 0 sea)que cantidad de fluido esta entregando la formacion si

este est~ saliendo al fondo del pozo con una presion dada 0 , 10 contra­

rio, si la formaci6n est~ entregando una cantidad dada de fluidos,que

presion hay en el fonda del pozo. En este sentido, para estudiar el com­

portamiento de la formaci6n productora se recurre a los conceptos de

fndice de productividad y curvas de comportamiento de afluencia. El

2