EFECTOS DEL FLUJO EN TUBERÍA
EN LOS PROCESOS DE INYECCION DE
VAPOR EN POZOS HORIZONTALES
N
Realizado por:
Mauricio J. Baldomir Gutiérrez
Tutor Académico:
Prof. Pedro Vaca González
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
CONTENIDO

OBJETIVOS

MARCO TEÓRICO

METODOLOGÍA

RESULTADOS Y ANÁLISIS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
OBJETIVOS :
GENERAL:

Describir el comportamiento del flujo de fluidos dentro de las secciones horizontales de
los pozos, durante los procesos de inyección de vapor continua, utilizando como
herramienta el modelo de hoyo discretizado.
ESPECÍFICOS:

Definir las principales características del modelo de hoyo discretizado mediante la
simulación de secciones horizontales en procesos de inyección de vapor continua.

Realizar análisis de sensibilidad a las principales características de los pozos, que
tienen un impacto directo sobre el flujo de fluidos dentro de las secciones horizontales.

Establecer diferencias en los métodos de cálculo y su impacto en los resultados, entre
el modelo de hoyo discretizado y el modelo de línea fuente (inyección) o drenaje
(producción).

Describir detalladamente las variables envueltas en la producción de petróleo mediante
la inyección de vapor continua en procesos de SAGD y SW-SAGD.
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
MARCO TEÓRICO :
Drenaje Gravitacional Asistido con Vapor o SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage)
Consiste
El vapor de
se inyecta
uno o más
de manera
pares de
continua
pozos en
horizontales
el pozo superior
paralelos
y sedentro
forma del
unayacimiento
cámara de
con
vapor
una
porseparación
encima devertical
ambos definida
pozos que
y ubicados
llega hasta
cercanos
el tope de
al la
fondo
formación.
de la formación,
El petróleo
ambos
calentado
dentro
y elde
vapor
la arena
condensado
petrolífera.
drenan
El pozo
haciasuperior
el pozo es
inferior
el pozo
a través
inyector
de de
los vapor,
límites
mientras
lateralesque
de ellapozo
cámara
inferior
poresefectos
equipado
de como
la gravedad
pozo productor.
para ser producidos hasta la
superficie.
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
MARCO TEÓRICO :
Drenaje Gravitacional Asistido con Vapor de Pozo Sencillo o SW-SAGD
(Single Well SAGD)
Es un proceso similar al SAGD convencional pero que se realiza usando un solo pozo
horizontal que asume el rol de inyector y productor. Esto se lleva a cabo inyectando
vapor al yacimiento desde la punta o dedo (toe) del pozo horizontal y produciendo por
el resto de la tubería del mismo pozo.
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
MARCO TEÓRICO :
Modelo de Hoyo Discretizado (Discretized Wellbore) :



Es un modelo de hoyo mecanístico2 plenamente acoplado que modela el flujo de fluidos
 rw 
y-de
calor
en el hoyo, y entre
Flujo
Laminar
y el yacimiento de manera simultánea.
K el
 hoyo
 8k 
 r 
Se utilizan correlaciones de flujo de fases múltiples apropiadas para
2   x ajustar
K x K y  klos

rj

T

patrones de flujo del hoyo de manera explícita al final de cada intervalo
de tiempo
y 
j

r 
 rj j 
para cada sección del hoyo.
Ln  e 

  1 rw     x 
1
9 ,35
 rw 
1 

K


4
log

3
,
48

4
log



Flujo
Turbulento

La caída de presión por fricción
que dependen de un
f
2  Re f 
k rse 2calcula
 . f  x usando
    correlaciones
régimen de flujo y del tipo de fluido (monofásico o bifásico).
Modelo de Línea Fuente (inyección) o Drenaje (producción)


No hay representación del flujo como tal a lo largo del pozo o tubería, ni de la variación
de la presión dentro del pozo en las secciones horizontales.
2  .h . K
 k rj

I

k
q jk ecuaciones
Ik 
Pwfk definen
 Pk  sólo para el flujo
 se
Las
de rfluidos
 entre el pozo y la celda donde

j
Ln  e 

k
están definidas las perforaciones.
 rw 
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
METODOLOGÍA :
CARACTERÍSTICAS DEL MALLADO:
El mallado que representa al yacimiento es de tipo cartesiano, compuesto por
27x11x 8 celdas en las direcciones x, y y z respectivamente, para un total de 2.376
celdas.
Eje
Longitud en pies
Total de
celdas
250, 200, 200… … 200, 200, 250
x
25 veces
27
30, 20, 10, 10… … 10, 10, 20, 30
y
7 veces
11
8, 8… … 8, 8
Z
8
8 veces
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CARACTERÍSTICAS DEL YACIMIENTO :
Porosidad, %
30
Permeabilidad horizontal, md
1.500
Permeabilidad vertical, md
1.000
Presión inicial, psi
1.000
Temperatura inicial del yacimiento, °F
150
Saturación de petróleo inicial, %
80
Saturación de agua inicial, %
20
Viscosidad del petróleo inicial @ TR, cp
698
Petróleo inicial en sitio, MMSTB
2,4612
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOS:
La simulación consiste de los componentes agua, gas y petróleo. Estos se
presentan en las fases acuosa, oleica y gaseosa según la siguiente
distribución:
T (°F)
µo(vivo) (cp)
60
5095
µoi(muerto) (cp)
Agua
Peso Molecular
(lb/ lb-mol)
80
3094
18,2
Densidad100
Molar (lb-mol/ 1947
ft3)
3,458
Densidad140
Másica (lb/ ft3 )845,6
°API
180
Componente
200
Compresibilidad (psi-1)
407,7
Acuosa
Petróleo
Gas
12415
7295508,8
16,04
4453
0,1224
Fase
183162,18
62,31
2,648
42,47
841,6 Gaseosa
- Oleica 10,4
292,7
-
591,1
3,882 E-6
6,536 E-4
Expansión
Térmica (°F –172,46
)
1,314 E-4 266,6
4,711E-4
300
1,278 E-2
250
Agua
138,6
X
3,151E-6
- 391,2
Petróleo
350
41,03
400
Gas
450
24,82
15,87
500
10,63
26,47
550
7,41
17,27
600
5,344
11,75
700
3,024
6,04
Temperatura Crítica (°F)
Presión Crítica (psi)
X
705,56
3197,79
133,5
X
-
624,65
X
72,83
197,25
42,63
-82,49
X
672,98
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
CARACTERÍSTICAS DE LOS POZOS:
La
delrepresentación
SW-SAGD consiste
depozo
una en
línea
fuente y una
de drenaje
Parasimulación
el SAGD la
de cada
el simulador
consiste
en un
conectadas
a un mismo
hoyo
discretizado.
En este
hoyo discretizado
se definen
hoyo discretizado
en la
sección
horizontal,
conectado
a una línea
fuente
dos
corrientes
dedrenaje
flujo: la(producción)
tubería del pozo,
a ladecual
conectaque
la línea
fuente; la
y
(inyección)
o de
en uno
los se
extremos
representa
el
espacio
anular,
al pozo,
cual se
la línea
de drenaje
en el mismo
sección
vertical
del
la conecta
cual conecta
el hoyo
discretizado
con laextremo.
superficie.
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
PROCEDIMIENTO :
SW- SAGD:
Casos a simular para el SAGD:
Par de pozos de 5.000 ft

Caso Base ((pozo
ID prod
de= 5”
2.000
, ID iny
ft) = 4” )

Modelo sin
de Línea
refinamiento
Fuente

Agotamiento
Variación
del natural
radio interno
de la presión
del espacio anular (separación)
Par de pozos de 2.000 ft

Variación
del
pozo
tubería
inyector
(separación
(2”- 5”) constante)

Variación del
del radio
radio interno
interno de
de la
la
tubería
(separación
constante)

Variación de
della
radio
aspereza
interno
relativa
del pozo
en el
productor
espacio (2”anular
6”)

Variación
Opción
dos
detipos
la aspereza
de rocarelativa en el pozo productor (1E-1 – 1E-7)

Refinamiento de las secciones horizontales

Opción dos tipos de roca

Opción STEAMTRAP
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RESULTADOS Y ANÁLISIS:
SAGD: PAR DE POZOS DE 5.000 PIES:

Caso Base:
881.890 BN
459.628 BN
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
SAGD: PAR DE POZOS DE 5.000 PIES:

Caso Base:
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
SAGD: PAR DE POZOS DE 5.000 PIES:

Modelo de Línea Fuente:
1.071.850 BN
189.960 BN
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
SAGD: PAR DE POZOS DE 5.000 PIES:

Modelo de Línea Fuente:
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
SAGD: PAR DE POZOS DE 5.000 PIES:

Modelo de Línea Fuente:
Caso Base
(hoyo discretizado)
Línea Fuente
(Pozo
(PozoProductor)
Inyector)
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
SAGD: PAR DE POZOS DE 5.000 PIES:


Sensibilidad a
alla
radio
aspereza
interno
relativa
del pozo
en el
productor
pozo productor
:
inyector
: :
(radio interno del pozo inyector
4”)
productor= =
5”)
241.455 BN
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SW-SAGD

Caso Base :
344.876 BN
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
SW-SAGD

Hoyo sin refinamiento
Sensibilidad
alla
a
tamaño
radio
aspereza
de:del
la tubería
relativa
espaciode
en
anular
inyección:
el espacio
:
anular
(radio de la tubería
(separación
entre lade
tubería
inyección
y el hoyo
constante)
constante)
87.652 BN
459.628 BN
89.104 BN
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
CONCLUSIONES :





La
procesos de
SAGD
SW-SAGD aestá
a la evolución
Losefectividad
procesos endelosSW-SAGD
son
muyy sensibles
lasligada
variables
del pozo.y
desarrollo
de la cámara
de vapor dentro
yacimiento.
Particularmente
resulta indispensable
el del
modelar
la sección horizontal del pozo dentro
de un mallado híbrido refinado.
El uso de secciones horizontales de gran extensión no es garantía de una mayor
efectividad
en los
procesos una
de SAGD,
que la del
cámara
tiende
a
En los procesos
de SW-SAGD
pequeñayareducción
tamañodedelvapor
espacio
anular
concentrarse
en elaumento
talón delen
pozo
inyector. Por su parte, el aumento del diámetro del
ocasiona un gran
la producción.
hoyo no implica una mayor producción de petróleo. Finalmente la aspereza relativa en
El
modelo de
hoyofavorece
discretizado
modela el flujo
de fluidos y de calor en el hoyo, y entre
el espacio
anular
a la producción
de petróleo.
el hoyo y el yacimiento de manera simultánea, mediante el uso de ecuaciones de flujo.

En procesos de SAGD el aumento del diámetro interno del pozo inyector y del pozo
productor, y una menor aspereza relativa en el pozo productor son factores que
favorecen la producción.

Los procesos de SAGD tienen una mayor sensibilidad a los cambios en las
características de la sección horizontal del pozo inyector. El impacto creado por el
cambio de las variables disminuye con la reducción de la longitud de las secciones
horizontales y está influenciado por el tipo de flujo dentro del hoyo.
Efectos del Flujo en Tubería en los Procesos de Inyección de Vapor en Pozos Horizontales
RECOMENDACIONES :

Siempre
Se
debe que
emplear
sea posible
un estricto
se debe
control
modelar
en la evolución
el procesode
delaSW-SAGD
cámara de
insertando
vapor dentro
el pozo
del
yacimiento.
dentro
de un Estrategias
mallado refinado
comode la
tipoinyección
híbrido. Todas
selectiva
las características
o el precalentamiento
del pozo deben
del
yacimiento
ser
seleccionadas
inyectando
con especial
vapor porcuidado.
ambos pozos, constituyen buenas alternativas.

No se existir
Debe
necesita
un de
previo
diámetros
conocimiento
grandesdel
para
comportamiento
una mayor producción
de los procesos
de petróleo
de SAGD
bajo ely
SW-SAGDdelenSW-SAGD.
esquema
el yacimiento
El usar
antes
una de
separación
tomar una
mínima
decisión
entresobre
la tubería
la longitud
y el diámetro
de la
sección del
externo
horizontal
hoyo ofrecerá
a perforar.
mejores resultados.

Siempre que sea posible se recomienda el uso del método de hoyo discretizado para
el modelaje de las secciones horizontales de los pozos.

En procesos de SAGD se recomienda el uso de secciones horizontales de diámetros
grandes y reducir la aspereza relativa en el pozo productor para mejores resultados.

Es de especial atención todas las características de la sección horizontal del pozo
inyector para una distribución correcta del vapor. Por su parte se debe controlar el
pozo productor de manera tal de producir la menor cantidad de vapor posible
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