Gas lift optimization

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  • 1. TRABAJO ESPECIAL DE GRADOESTUDIO DE LA OPCIN GAS LIFT OPTIMIZATION DE ECLIPSEPresentado ante la ilustre Universidad Central de Venezuela Para optar al Ttulo deIngeniero de PetrleoPor los bachilleres: Henry Miguel Ramrez Rodrguez Oliver Alberto Barreto Prez Caracas, Diciembre 2003

2. TRABAJO ESPECIAL DE GRADO ESTUDIO DE LA OPCIN GAS LIFT OPTIMIZATION DE ECLIPSETUTOR ACADMICO: MSc. Pedro Vaca GonzlezPresentado ante la ilustre Universidad Central de Venezuela Para optar al Ttulo deIngeniero de PetrleoPor los bachilleres: Henry Miguel Ramrez Rodrguez Oliver Alberto Barreto Prez Caracas, Diciembre 2003ii 3. Caracas, diciembre de 2003Los abajo firmantes, miembros del jurado designado por el Consejo de la Escuela dePetrleo, Facultad de Ingeniera, para evaluar el Trabajo Especial de Grado presentado porlos bachilleres Henry Miguel Ramrez Rodrguez y Oliver Alberto Barreto Prez, titulado:ESTUDIO DE LA OPCIN GAS LIFT OPTIMIZATION DE ECLIPSEConsideran que el mismo cumple con los requisitos exigidos por el plan de estudiosconducente al Ttulo de Ingeniero de Petrleo, sin que ello signifique que se hacen solidarioscon las ideas expuestas por los autores, lo declaran APROBADO.______________________________________________________ Prof. Wladimiro KowalchukProf. Vctor Escalona Jurado Jurado___________________________Prof. Pedro VacaTutor Acadmicoiii 4. RESUMEN Henry Ramrez y Oliver BarretoEstudio de la opcin Gas Lift Optimization de ECLIPSETutor acadmico: MSc. Pedro Vaca Gonzlez.Tesis. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniera. Escuela de Ingeniera de Petrleo, 2003, 129 pginas.Palabras clave: 1. Optimizacin 2. Simulacin3. Gas liftUno de los mtodos de produccin que existe es el levantamiento artificial por gas. Elsimulador ECLIPSE100 (simulador de petrleo negro) tiene una opcin especial llamadaGas lift optimization, la cual es aplicable a un pozo un grupo de pozos. El objetivofundamental de este Trabajo Especial de Grado es estudiar el comportamiento de lasdiferentes variables involucradas en el proceso de optimizacin de la opcin.El estudio se basa en la variacin de los parmetros involucrados en la opcin, los cualesson: variacin de la disponibilidad mxima de gas para el campo, variacin de valores deinyeccin mnima para el campo, uso de distintas correlaciones para el clculo de las cadasde presin en la tubera de produccin (VFPPROD). Adems se estudi el comportamientode la opcin favoreciendo y desfavoreciendo pozos asignndoles distintos factores de peso(weighting factor), se vari el mnimo gradiente econmico, se realiz un anlisis en el cualno se optimizaba la inyeccin de gas, se estudi la influencia del incremento de la tasa degas y se realiz un estudio sin gas lift para poder identificar la influencia de esta opcin enel recobro del yacimiento.De los resultados obtenidos se puede concluir que algunos de los parmetros msinfluyentes en la opcin son: el factor de peso, el tamao del incremento de gas, lascorrelaciones utilizadas para el clculo de las cadas de presin en la tubera de produccin,el mnimo gradiente econmico y la disponibilidad mxima de gas por da. Se considera quela opcin Gas lift optimization del simulador ECLIPSE representa una gran herramientapara maximizar la produccin de petrleo bajo restricciones econmicas. iv 5. OBJETIVOSObjetivos Generales Evaluar la opcin especial Gas Lift Optimizacin del Simulador ECLIPSE .Objetivos Especficos: Describir la formulacin para calcular la tasa de inyeccin ptima del gas para un pozo, un grupo de pozos o un campo. Identificar las ventajas y desventajas en el uso de la opcin. Realizar anlisis de sensibilidad a diferentes variables relevantes para precisar el comportamiento del programa en situaciones extremas. Generar recomendaciones acerca de la utilizacin de la opcin Gas lift Optimizacin. v 6. NDICESNDICE DE CONTENIDOSCapitulo 1: MARCO TERICO 1.1 CONCEPTOS BSICOS RELACIONADOS AL YACIMIENTO 1 1.1.1 Porosidad1 1.1.2 Permeabilidad1 1.1.3 Saturacin de fluidos2 1.1.4 Permeabilidad efectiva y relativa21.1.4.1 Permeabilidad efectiva21.1.4.2 Permeabilidad absoluta2 1.1.5 Temperatura del yacimiento 3 1.1.6 Propiedades PVT para los sistemas de3 hidrocarburos1.1.6.1 Presin de burbujeo (Pb)31.1.6.2 Factor volumtrico del petrleo (Bo)31.1.6.3 Relacin del gas disuelto en el petrleo (Rs) 41.1.6.4 Compresibilidad isotrmica (Cot)41.1.6.5 Viscosidad del petrleo (o)4 1.1.7 ndice de productividad4 1.2 CONCEPTOS BSICOS RELACIONADOS AL SISTEMA DE 7 PRODUCCIN 1.2.1 Curva de oferta de fluidos (IPR) 7 1.2.2 Curva de demanda de fluidos (TPR)8 1.2.3 Comportamiento de flujo vertical 91.2.3.1 Patrones de flujo o regmenes de flujo10vertical 1.2.3.1.1 Flujo monofsico 10 1.2.3.1.2 Flujo burbuja10 1.2.3.1.3 Flujo tapn11 1.2.3.1.4 Flujo anular 11 1.2.3.1.5 Flujo espuma 11 1.2.3.1.6 Flujo neblina12 1.2.4 Curvas de gradiente de presin 131.2.4.1 Curvas de gradiente esttico131.2.4.2 Curvas de gradiente dinmico13 1.2.5 Clculo del gradiente de presin 151.2.5.1 Gradiente de presin hidrosttica 151.2.5.2 Clculos de prdidas de presin por friccin171.2.5.3 Clculo de las prdidas de presin por17aceleracin 1.2.6 Correlaciones de flujo multifsico 19 vi 7. NDICES 1.3 LEVANTAMIENTO POR INYECCIN DE GAS (LAG)21 1.3.1 Levantamiento por inyeccin continua de gas 231.3.1.1 Consideraciones para el diseo y 24optimizacin en sistemas de LAG continuo 1.3.2 Levantamiento por inyeccin intermitente de gas 25 1.3.3 Ventajas y Desventajas de cada uno de los mtodos 25 de levantamiento por inyeccin de gas1.3.3.1 Flujo continuo 25 1.3.3.1.1 Ventajas25 1.3.3.1.2 Desventajas 261.3.3.2 Flujo intermitente 26 1.3.3.2.1 Ventajas26 1.3.3.2.2 Desventajas 26 1.3.4 Optimizacin de la inyeccin de gas 26 1.4 CONCEPTOS BSICOS DE LA SIMULACIN DE 28 YACIMIENTOS 1.4.1 Tipos de simuladores291.4.1.1 Simuladores de petrleo negro291.4.1.2 Simuladores composicionales291.4.1.3 Simuladores trmicos 291.4.1.4 Simuladores qumicos 30 1.4.2 Metodologa para la simulacin de yacimientos 301.4.2.1 Proceso de inicializacin301.4.2.2 Proceso para cotejo histrico del yacimiento 301.4.2.3 Proceso para la prediccin del 31comportamiento futuro del yacimiento 1.4.3 Simulador de yacimientos ECLIPSE 33Capitulo 2: GAS LIFT OPTIMIZATION34 2.1 OPCIN GAS LIFT OPTIMIZATION DEL SIMULADOR 34 ECLIPSE 2.1.1 Gas lift sin optimizar la tasa de inyeccin 35 2.1.2 Aplicacin de la opcin gas lift optimization a un 35 pozo 2.1.3 Gas lift optimization para un grupo de pozos38 2.2 COMANDOS UTILIZADOS EN LA OPCIN GAS LIFT42 OPTIMIZATION 2.2.1 WLIFTOPT (Well lift gas optimization data)422.2.1.1 Pozo 422.2.1.2 Quiere optimizar por gas lift?: 432.2.1.3 Mxima tasa de inyeccin de gas lift 432.2.1.4 Factor de peso 432.2.1.5 Mnima tasa de gas para el pozo43 2.2.2 GLIFTOPT (Group gas limit for artificial lift)44 vii 8. NDICES2.2.2.1 Grupo452.2.2.2 Cantidad de gas disponible para el campo 452.2.2.3 Mxima tasa de gas para el grupo 452.2.3 LIFTOPT (Turn on gas lift optimization)462.2.3.1 Tamao del incremento de la tasa de 46inyeccin gas2.2.3.2 Mnimo gradiente econmico 472.2.3.3 Intervalo de optimizacin472.2.3.4 Optimizacin por LAG en el comienzo decada de cada iteracin NUPCOL del paso del 47tiempo?Captulo 3: METODOLOGA48Captulo 4: ANLISIS DE RESULTADOS 57 104CONCLUSIONES 106RECOMENDACIONES 107REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 109GLOSARIO DE TRMINOSANEXOS 111 ANEXO A 113 ANEXO B viii 9. NDICESNDICE DE FIGURASMARCO TERICO Fig. 1.1 Curva de comportamiento de afluencia (IPR)7 Fig. 1.2 Curva de demanda de los pozos 9 Fig. 1.3 Regmenes de flujo 13 Fig. 1.4 Curvas de gradiente de presin 14 Fig. 1.5 Efecto de la inyeccin de gas23 Fig. 1.6 Curva de comportamiento de la inyeccin de gas 27 Fig. 1.7 Diagrama del proceso de simulacin de yacimientos (tomado de las 32clases de Yacimientos V; dictadas por el Prof. Pedro Vaca) Fig. 1.8 Malla en 3D de un campo completo simulada en ECLIPSE33 OPCIN GAS LIFT OPTIMIZATION Fig. 2.1 Optimizacin de la tasa de petrleo para un solo pozo36 Fig. 2.2 Diagrama del proceso de optimizacin cuando es un solo pozo38 Fig. 2.3 Optimizacin de la tasa de petrleo para un grupo de pozos 39 Fig. 2.4 Comando WLIFTOPT 42 Fig. 2.5 Comando GLIFTOPT 45 Fig. 2.6 Comando LIFTOPT46METODOLOGA Fig. 3.1 Vista areal del mallado 49 Fig. 3.2 Propiedades PVT del crudo52 Fig. 3.3 Funcin de saturacin de petrleo53 Fig. 3.4 Funcin de saturacin de agua53 Fig. 3.5 Comportamiento de la presin capilar 54 ANLISIS DE RESULTADOSSin aplicar la opcin Gas Lift Optimization Fig. 4.1 Comportamiento de la produccin de petrleo del campo57ix 10. NDICESFig. 4.2 Comportamiento de la produccin ante distintos esquemas de 58explotacinFig. 4.3 Produccin acumulada de petrleo en los distintos objetivos de 59produccin del campoFig. 4.4 Produccin acumulada de los pozos cuando el objetivo de produccin es 6063000 BN/D Variacin del tamao del incremento de la inyeccin de gasFig. 4.5 Comportamiento de la tasa de inyeccin en el campo en los distintos 62casos de variacin del incrementoFig. 4.6 Produccin del campo cuando se vara el incremento63Fig. 4.7 Comportamiento de la inyeccin de gas en el pozo PA37 64Fig. 4.8 Comportamiento de la inyeccin de gas en el pozo PA44 64Fig. 4.9 Comportamiento de la inyeccin de gas en el pozo PB55 64Fig. 4.10 Comportamiento de la inyeccin de gas en el pozo PB5765Fig. 4.11 Comportamiento de la inyeccin de gas en el pozo PC6365Fig. 4.12 Comportamiento de la inyeccin de gas en el pozo PC7565Fig. 4.13 Produccin acumulada de petrleo en cada caso67Influencia de no optimizar la tasa de inyeccin de gasFig. 4.14 Tasa de inyeccin de gas en el campo en los distintos casos70Fig. 4.15 Comportamiento de la tasa de produccin de petrleo del campo bajo 71los distintos esquemas de inyeccin de gasFig. 4.16 Comportamiento de la produccin acumulada de petrleo del campo 73bajo los distintos esquemas de inyeccin de gasVariando la cantidad de gas mxima disponible por daFig. 4.17 Comportamiento de la produccin del campo76Fig. 4.18 Comportamiento de la tasa de inyeccin de gas todos los pozos77Fig. 4.19 Produccin acumulad