Analisis Nodal

ESCUELA MILITAR MILITAR DE INGENIERÍA MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE “BOLIVIA”

ANALISIS NODAL

CRESPO HERRERA ANDRES GUEVARA ARISPE BRENDA HURTADO CACERES JHOANA

COCHABAMBA, 2016

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ANALISIS NODAL 1. IN INTR TROD ODUC UCCI CION ON.. Las compañías productoras de petróleo y gas realizan continuamente grandes esfuerzos por agregar valor a sus corporaciones y mejorar así sus resultados financ financie ieros ros.. Estos Estos esfue esfuerzo rzos s están están dirigi dirigido dos s a media mediano no y largo largo plazo plazo para para maximizar el factor de recobro de los yacimientos y a corto plazo a acelerar el recobro de las reservas recuperables. Una de las tcnicas más utilizadas para optimizar sistemas de producción! debido a su comprobada comprobada efectividad y confiabilidad confiabilidad a nivel mundial! es el "nálisis "nálisis #odal. El "nálisi nálisis s #odal #odal básic básicame amente nte cons consist iste e en detec detecta tarr restri restricci ccione ones s al flujo flujo y cuantificar su impacto sobre la capacidad de producción total del sistema. Existen en el mercado varios simuladores comerciales comerciales $ue permiten aplicar dic%a tcnica! entre los más conocidos se tienen! por ejemplo& • • • •

PERFORMPIPESOFT2 !" IHS PIPESIM PIPESIM GOAL # NET !" S$%&'()"*+"* BJPROSPERGAP !" P"*/&"'( E"* ELLFLOFIELDFLOR"O !" "3%"*4/*! EPSO*/5.

El sistema de "nálisis #odal! es utilizado para analizar problemas de producción en pozos de petróleo y gas. El procedimiento puede ser aplicado en pozos con distintos sistemas sistemas de levantamiento levantamiento artificial! artificial! si causa alg'n efecto efecto en el mtodo de levantamiento artificial artificial la presión puede ser expresada como una función de la tasa de flujo. El procedimiento se puede aplicar para analizar el rendimiento en pozos inyectores! para una apropiada modificación de las ecuaciones de entrada











" continuación se presenta presenta una lista de aplicaciones aplicaciones para el sistema de "nálisis "nálisis #odal& • • • • • • • •

*elección del diámetro del tubing. *elección del diámetro de la línea de flujo. +iseño de las redes de flujo en superficie. +iseño de ,ravel -ac. +iámetro del c%o$ue en superficie. +iámetro de la válvula de seguridad en subsuelo. Evaluación y simulación de pozos. +iseño del sistema de levantamiento artificial.

En la siguiente figura se indicara los componentes principales para el "nálisis #odal&











El aná análisis isis nodal %a sido ido por muc muc%os años ños aplic licado para ara analiza lizarr el comportamiento de sistemas constituidos por componentes $ue interact'an entre sí. /ircuitos elctricos! complejas redes de tubería! e incluso sistemas de bombeo centrifugo son todos analizados por este mtodo. *u aplicación a sistemas de producción en pozos de petróleo y gas! fue propuesta por primera vez en 0123 por ,ilbert y discutida años más tarde por #ind 0143 y 5ro6n 5ro6n 0178 0178 y otros! otros! $ue %abiend %abiendo o compleme complementad ntado o las investig investigacio aciones nes %acen %acen posible el nuevo enfo$ue de análisis nodal! cuya forma de análisis ofrece un medio de optimizar más eficiente y económico los pozos productores! desde el limite exterior del reservorio a la pared del pozo! a travs de las perforaciones y la sección de terminación a la entrada de la tubería! %asta la cabeza de la tubería incluyendo cual$uier restricción de la misma! el c%o$ue de la superficie! línea de flujo y el separador.

9. OB OBJE JETI TIVO VOS. S. 9.1.

OBJETIVO GENERA RAL L.

/omo implementar un "nálisis #odal en pozos de gas y petróleo.

9.2. 9. 2. •

•

OBJE OB JETI TIVO VOS S ESPE ESPECI CIFI FICO COS. S.

+escribir el procedimiento para un análisis nodal. 9dentificar

las

caídas

componentes.:E;<9/;

de

presión

en

cada

uno

de

los











P3*;("*/5 !"& *"5"*












:.1. :. 1.

C&335 C& 544$ $3$ 3$= =7 7 !" !" 7/! 7/!/5 /5

3- N/ N/!/ !/ $/ $/(> (>7 7 Este es el nombre $ue recibe una sección determinada de un sistema donde se produce una caída de presión! producto de la interrelación entre componentes o nodos.

)- N/ N/!/ !/ 4' 4'7$ 7$/ /73 73&& En un análisis previo! se asumió $ue no existe variación de presión a travs del nodo. *in embargo! en un sistema de producción total existe al menos un punto donde esta suposición no es verdadera. /uando una presión diferencial existe a travs del nodo! dic%o nodo es funcional puesto $ue la caída de presión o caudal puede representarse mediante una función física o matemática. *e puede advertir algunos parámetros comunes de un sistema los cuales son funcionales. /omo /omo así así tambi tambin n se debe debe tene tenerr en cuent cuenta a $ue $ue %ay otros otros compo compone nente ntes s de superficie superficie y de fondo y otros sistemas de terminación $ue podrían crear caídas de presión en los caudales. Es importante notar $ue para cada restricción localizada en el sistema el cálculo de la caída de presión a travs del nodo como una función del caudal está representada por la siguiente ecuación& ∆p

=

n

q











proc proced edim imie ient nto o gene genera rall de mane manera ra senc sencil illa la!! pued pueden en enfr enfren enta tars rse e con con xit xito o problemas más complejos.

@p0 A -6s -6s B -6sf A -rdidas -rdidas de presión presión en el yacimiento. yacimiento. @p? A -6fs -6fs B -6f A -rdidas -rdidas de presión presión en el medio poroso. poroso. @pC A -ur -ur B -dr A -rdidas de presión presión por restriccio restricciones nes en la :.-.











P?*!!35 !" *"5=7 # 7/!/5 *7$3&"5 "7 '7 55"(3 );5$/ !" */!'$$=7 @ F+. 2

D5*)'$=7 !" *"5/7"5 "7 '7 55"(3 !" */!'$$=7 @ F+. 9 En la >ig.C se muestran las prdidas de presión asociadas a cada elemento de la >ig.?! donde&











" medida $ue el +35/ se incrementa! la diferencia entre la presión estática y la pres presió ión n de fond fondo o fluy fluyen endo do se acen acent' t'a. a. Esta Esta difer iferen enci cia a depe depend nde e de las las características del sistema rocaFfluidos y de la eficiencia de la terminación.

P"*4& !" *"5/7"5











La prdi prdida da de energ energía ía en forma forma de pres presió ión n a trav travs s de cada cada comp compon onen ente te!! depende de las características de los fluidos producidos y! especialmente! del caudal de flujo transportado en el componente.

:.:. :. :.

C33 C3 3$ $!3 !3! ! !" * */! /!'$ '$$ $=7 =7 !" !"&& 55 55" "(3 (3

La prdi rdida da de ener energí gía a en form forma a de presió esión n a trav travs s de cada cada compon mpone ente! nte! depende de las características de los fluidos producidos y especialmente del caudal de flujo transportado! de tal manera $ue la capacidad de producción del sistema sistema responde responde a un balance balance entre la capacidad capacidad de aporte aporte de energía del yacimiento y la demanda de energía de la instalación para transportar los fluidos %asta la superficie. La suma de las prdidas prdidas de energía en forma de presión presión de cada componente componente es igual a la prdida total! es decir! a la l a diferencia entre la presión de partida!

P85! y la presión final! P5"&













el yacimiento entrega dic%o caudal de d e flujo al nodo! y la presión re$uerida en la salida del nodo para transportar y entregar dic%o caudal en el separador con una presión remanente igual a P5". -or ejemplo! sí el nodo está en el fondo del pozo&











:..

M?/!/ !" V/+"&  C'*<35 !" /4"*3 # !"(37!3 !" "7"*+3 "7 "& 4/7!/ !"& // C'*<35 VLP  IPR

La representación gráfica de la presión de llegada de los fluidos al nodo en función del caudal o tasa de producción se denomina C'*<3 !" energía del yacimiento yacimiento ( I74&/8 C'*<")! y la representación O4"*3 de energía gráfica de la presión re$uerida a la salida del nodo en función del caudal de producción producción se denomina denomina C'*<3 !" D"(37!3 de energía de la instalación instalación (O'4&/8 C'*<"). *i se elige elige el fondo fondo del pozo pozo como como el nodo nodo!! la curv curva a de oferta es la 9-< (G9nflo6 -erformance -erformance










presiones se igualen! el ensayo y error erro r es necesario ya $ue no se puede resolver analíticamente por la complejidad de las formulas involucradas en el cálculo de las P5 en función del caudal de producción.











:.. :. .

U)$3 U) $3$ $= =7 !" &/ &/55 7/ 7/!/ !/55

;bservando la figura anterior podemos determinar la posición de los nodos más comu comune nes! s! siend iendo o

estos stos modi modifi fica cado dos s

de acue acuerd rdo o

a

las las

nece necesi sida dade des s

y











En el proceso de separación de petróleo y gas en campos de petróleo no existe un criterio 'nico para establecer las condiciones más adecuadas de producción óptima de los e$uipos! pero el estudio está orientado a obtener ciertos objetivos puntu puntuale ales s $ue $ue nos den den condi condicio cione nes s de máxima máxima efici eficien encia cia en el proc proceso eso de separación! obteniendo de esta manera& "lta eficiencia eficiencia en el proceso proceso de separación separación de gasFpetróleo gasFpetróleo Jayor incremento en los vol'menes de producción 9ncremento en la recuperación de petróleo +isminución de costos por compresión Estabilización del <,- relación gas Bpetróleo













Este componente comunica a cabeza de pozo en el separador y donde el fluido presenta un comportamiento $ue obedece a las condiciones adoptadas para el sistema de producción de los pozos El trata tratamie miento nto del del compo compone nente nte para para flujo flujo en la línea línea %oriz %orizon onta tall puede puede ser ser analizan analizando do usando usando las diversas diversas ecuacio ecuaciones nes y correlac correlacione iones s present presentadas adas por investigadores $ue %an estudiado la incidencia $ue puede tener este componente sob sobre el conju onjunt nto o de sist istemas mas! en su inte nter relac lación ión aprop propia iada da de su dimensionamiento más adecuado y óptimo.































mismo nos permitirá conocer la capacidad de fluencia del reservorio %acia el pozo.

:.. :. .

C/( C/ (/7 /7"7 "7" "55 !"& !"& 37; 37;& &5 555 7/!3 7/!3&&

El procedimiento de análisis nodal %a sido reconocido en la industria petrolera como un medio adecuado para el diseño y evaluación! tanto en pozos fluyentes como en pozos $ue cuentan con un sistema artificial de producción! debido a las necesidades mayores de energticos! y los incentivos derivados de los procesos de los %idrocarburos. En el análisis nodal se eval'a un sistema de producción











pueden iniciar con cual$uiera de ellas! para despus determinar la presión en los nodos de solución intermedios entre estas posiciones de partida. Los resultados del análisis del sistema permitirán la definición definición de la capacidad de producción de un pozo y los parámetros $ue afectan su comportamiento. -or lo tanto! el resultado neto es la identificación de los parámetros $ue controlan el flujo en el sistema de producción. Las Las curv curvas as de compo comporta rtamie mient nto o de aflue afluenc ncia ia obten obtenid idas! as! son son funció función n de los siguientes puntos clave del sistema&













-rimeramente se determina determina $ue componente componente del sistema de producción va 1. -rimeramente a ser combinado para dar una mayor optimización al sistema.











Analisis Nodal

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