ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DE LOS PARÁMETROS QUE AFECTAN EL PROCESO DE INYECCIÓN
ALTERNADA DE VAPOR EN POZOS HORIZONTALES CONSIDERANDO UN CICLO DE INYECCIÓN
REALIZADO POR: DANIEL RAMOS
TUTOR INDUSTRIAL: Ing. VÍCTOR LARA
TUTOR ACADÉMICO: Dr. MARTIN ESSENFELD
TRABAJO ESPECIAL DE GRADOTRABAJO ESPECIAL DE GRADO
MAYO 2003
CONTENIDOCONTENIDOOBJETIVOS
CONCEPTOS BÁSICOS
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
METODOLOGÍA
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
REALIZAR UN ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DE LOS
PARÁMETROS DE YACIMIENTO, INYECCIÓN Y POZO,
QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DEL PROCESO
DE INYECCIÓN ALTERNADA DE VAPOR (IAV) EN
POZOS HORIZONTALES EN UN CICLO DE INYECCIÓN,
A FIN DE DESARROLLAR UNA CORRELACIÓN
ESTADÍSTICA QUE PERMITA PREDECIR, EN FORMA
PRELIMINAR, DICHO COMPORTAMIENTO EN FUTURAS
APLICACIONES DE CAMPO
OBJETIVO GENERALOBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS ESPECÍFICOSOBJETIVOS ESPECÍFICOSDETERMINAR CASOS BASE A PARTIR DE SIMULACIONES
MONTECARLO, UTILIZANDO PARÁMETROS DE YACIMIENTO
CARACTERÍSTICOS DE VENEZUELA
REALIZAR SIMULACIONES NUMÉRICAS DE LOS CASOS BASE,
REALIZANDO SENSIBILIDADES CON PARÁMETROS DE POZO E
INYECCIÒN, PARA UN CICLO DE IAV
DESARROLLAR UNA CORRELACIÓN ESTADÍSTICA QUE PERMITA
PREDECIR EL COMPORTAMIENTO DEL PROCESO DE INYECCIÓN
ALTERNADA DE VAPOR EN POZOS HORIZONTALES
VALIDAR Y EVALUAR NUMÉRICAMENTE LA CORRELACIÓN
ESTADÍSTICA OBTENIDA, COMPARÁNDOLA CON LOS RESULTADOS
DEL MODELAJE
Es un proceso cíclico en el cual el mismo pozo es usado para inyección de vapor y producción de petróleo con la finalidad de aumentar la tasa de producción mediante el calentamiento del yacimiento reduciendo la viscosidad del petróleo.
Involucra tres etapas: Inyección, Remojo y Producción.
CONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOS
INYECCIÓN ALTERNADA DE VAPOR (IAV)
ETAPA DE INYECCIÓN
CONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOS
ZONA DE VAPOR
VAPOR
VAPOR
INYECTOR ROCA
PERDIDAS DE CALOR
VAPOR CONDENSADO
PETRÓLEO CALIENTE
PETRÓLEO FRÍOAGUA CALIENTE
Se inyecta vapor durante 2 a 6 semanas a través de un pozo (inyector-productor). La tasa de inyección debe ser aquella que permita minimizar las perdidas de calor a través de las paredes del pozo y lograr el máximo radio calentado y la máxima temperatura en la zona calentada.
ETAPA DE REMOJO
CONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOS
Se cierra el pozo durante 1 a 14 días para que el vapor ceda su calor a la formación y a sus fluidos. El tiempo de remojo se estima de acuerdo a la experiencia en campo, por lo que se recomienda lo siguiente:
• Si el yacimiento tiene activos los mecanismos de producción primaria y suficiente presión se recomienda dejar un tiempo de remojo suficiente, para que el vapor ceda calor al yacimiento.
• Si el yacimiento tiene poca presión, se recomienda dejar poco tiempo de remojo con el fin de utilizar el aumento de presión del yacimiento en las cercanías del pozo para empujar el petróleo hacia el fondo de los pozos.
ETAPA DE PRODUCCIÓN
CONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOS
Una vez culminado el tiempo de remojo se abre el pozo a producción. Inicialmente se produce agua caliente y vapor, y luego de una a dos semanas se produce petróleo caliente, en mayor cantidad que la producción de petróleo frío, que estaba produciendo el pozo antes de la estimulación con vapor. Esta etapa termina cuando la tasa alcanza valores similares a la tasa que producía el pozo en frío culminando así el ciclo de Inyección Alternada de Vapor.
ZONA DE VAPOR
AGUA Y PETRÓLEO
PETRÓLEO CALIENTE
ZONA PRODUCTORA
PRODUCTOR
PETRÓLEO FRÍO
PERDIDAS DE CALOR
VAPORIZACIÓN
CONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOS
Consiste en la construcción y operación de un modelo cuyo comportamiento sea lo más similar posible al real del yacimiento.
SIMULACIÓN NUMÉRICA DE YACIMIENTOS
STARS (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator )
STARS es un simulador trifásico, multicomponente, composicional y térmico, con gran versatilidad en el uso de mallas cilíndricas, cartesianas, de espesor y/o profundidad variable.
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓNJUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Los modelos analíticos existentes para la Inyección Alternada de Vapor son para Pozos Verticales, y de acuerdo a un estudio previo, no aplican a yacimientos venezolanos.
No existe un estudio previo que establezca un modelo analítico para la Inyección Alternada de Vapor en Pozos Horizontales aplicable a los yacimientos de crudo pesado y extrapesado de Venezuela
METODOLOGÍAMETODOLOGÍA
EVALUAR Y VALIDAR LA
CORRELACIÓN
EVALUAR Y VALIDAR LA
CORRELACIÓN
DETERMINAR DE RANGOS Y DISTRIBUCIONES PARA LAS
PROPIEDADES DE YACIMIENTO
DETERMINAR DE RANGOS Y DISTRIBUCIONES PARA LAS
PROPIEDADES DE YACIMIENTO
ESPESORPOROSIDAD
KHKV/KH
PRESIÓN DEL YAC.Soi
ESPESORPOROSIDAD
KHKV/KH
PRESIÓN DEL YAC.Soi
GENERAR DE VALORES ALEATORIOS PARA LAS
PROPIEDADES DE YACIMIENTO
GENERAR DE VALORES ALEATORIOS PARA LAS
PROPIEDADES DE YACIMIENTO
CONSTRUCCIÓN DE 4 CASOS BASE
CONSTRUCCIÓN DE 4 CASOS BASE
MATRIZ DE SENSIBILIDADES EN
FRÍO
MATRIZ DE SENSIBILIDADES EN
FRÍO
MATRIZ DE SENSIBILIDADES EN
IAV
MATRIZ DE SENSIBILIDADES EN
IAV
SIMULACIÓN NUMÉRICA
SIMULACIÓN NUMÉRICA
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO
DE PRODUCCIÓN
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO
DE PRODUCCIÓN
GENERAR UNA CORRELACIÓN
GENERAR UNA CORRELACIÓN
PRODUCCIÓN ACUMULADA DE PETRÓLEO EN UN CICLO DE IAV
PRODUCCIÓN ACUMULADA DE PETRÓLEO EN UN CICLO DE IAV
TIEMPO DE DURACIÓN DE UN CICLO DE IAV
TIEMPO DE DURACIÓN DE UN CICLO DE IAV
mínimo máximo
Log Normal 1.95 145.00
Normal 14.96% 42.35%
Log Normal 1500 16245
Log Normal 416 3828
Uniforme 0.2 0.8
Triangular 49.3% 92.8%
Porosidad
Permeabilidad (mD)
Presion inicial (lpc)
Saturación de Petróleo InicialKv/Kh (adimensional)
Propiedades de YacimientoTipo de
distribución
Rango de valores
Espesor (pies)
Caso BaseEspesor
(pies)Porosidad
(%)Kh (mD)
Presion Inicial (lpc)
Kv/Kh So (%)
1 28.12 21.1 9738 746 0.4 86.8
2 132.23 35.1 1889 1230 0.3 60.8
3 39.05 29.8 4095 1156 0.3 72.7
4 71.07 17.6 3104 1301 0.2 64.7
2592 SIMULACIONES28 SIMULACIONES
METODOLOGÍAMETODOLOGÍA
CONSTRUCCIÓN DEL MODELO NUMÉRICO
PVT de un Crudo Extrapesado del Dtto. San Tomé:
Gravedad promedio de 9.3 °API
Comportamiento de Viscosidad vs Temperatura
Permeabilidades Relativas
Propiedades de Yacimiento Homogéneas
i
k
j
MALLA CARTESIANA - SIMETRÍA
Dirección “i”:
30 divisiones de 100 pies
Dirección “j”
31 divisiones con refinamiento hacia el pozo
Dirección “k”
Divisiones de aprox. 5 pies cada una.Caso Base
Espesor de la arena
(pies)
Secciones en la dirección “k”
Espesor por sección (pies)
1 28.12 5 5.625
2 132.23 25 5.289
3 39.05 7 5.579
4 71.07 14 5.076
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
COMPORTAMIENTO DE PRODUCCIÓN EN FRÍO
CASOS BASE 1, 2, 3 Y 4
NP Y Q VS. TIEMPO
CASOS BASE 1, 2, 3 Y 4
TEMPERATURA VS. TIEMPO
ANÁLISIS DE RESULTADOS
CASO 2
CASO 3 y 4
CASO 1
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
CASO BASE 1
NP Y Q VS. TIEMPO. SENSIBILIDADES CON LONGITUD DE POZO
CASO BASE 4
NP Y Q VS. TIEMPO. SENSIBILIDADES CON UBICACIÓN DEL POZO 2000 pies
1000 pies
1500 pies
Inferior
Superior
Media
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
COMPORTAMIENTO DE PRODUCCIÓN CON IAV
Qiny Tiny
Tremojo Calidad de vapor
NP Y Q VS. TIEMPO SENSIBILIDADES
CASO BASE 1
Tasa de Inyección
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
COMPARACIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN FRÍO Y CON IAVNP Y Q VS. TIEMPO. CASO BASE 4
UN CICLO DE IAV
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
DETERMINACIÓN DE LOS PARAMETROS PARA DESARROLLAR LA CORRELACIÓN ESTADÍSTICA
Rango
Mínimo Máximo
Espesor (pies) 28.12 132.23
Presión de Inyecciòn (lpc) 846 1401
Longitud de Pozo (pies) 1000 2000
Tasa de Inyección (TON/día) 250 1000
Calidad del Vapor (%) 60 80
Tiempo de Remojo (días) 7 14
Tiempo de Inyección (días) 15 45
1
2
3
4
5
6
15
2
34
677
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
CORRELACIÓN ESTADÍSTICA
ENp: Estimado de la Producción Acumulada de Petróleo en el primer ciclo de IAV (MBls)
Ax: Coeficientes obtenidos a través del “software” STATISTICA
Espesor: Espesor de la Arena Neta Petrolífera (pies)
Tiny: Tiempo de Inyección de Vapor (días)
Qiny: Tasa de Inyección de Vapor (TON/Día)
Lpozo: Longitud del pozo (pies)
Trem: Tiempo de remojo (días)
X: Calidad del vapor (%)
xXAxTremAxLpozoA
eNpE xPinyAxQinyAxTinyAxEspesorAA
765
43210
Coeficientes de la Correlación
A0 2.06474784E+00
A1 9.18568416E-03
A2 1.48913709E-02
A3 6.34606290E-04
A4 5.50524026E-04
A5 4.45098760E-04
A6 1.07536946E-01
A7 1.51318576E-02
Precisión de la Correlación
y = 0.9287x + 3.882
R2 = 0.9
0
40
80
120
160
200
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Np (MBls) MODELAJE
EN
p (
MB
ls)
CO
RR
EL
AC
IÓN
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
CORRELACIÓN PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE UN CICLO DE INYECCIÓN DE VAPOR
ET1C= Estimado del Tiempo del primer ciclo de IAV (días)
ENp: Estimado de la Producción Acumulada de Petróleo en el primer ciclo de IAV (MBls)
601.521817.41 NpxETE C
ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS
EVALUACIÓN Y VALIDACIÓN DE LAS CORRELACIONES OBTENIDAS
Resultados de las simulaciones realizadas para validar la Correlación que determina el ENp
Resultados de las simulaciones realizadas para validar la Correlación que determina el ET1C
ESCENARIOSNp 1er Ciclo de
IAV (Mbls)ENp 1er Ciclo de IAV (Mbls)
Error Estándar (%)
1 40.54 45.09 11.22
2 57.52 53.70 6.63
3 29.45 27.96 5.06
4 48.70 53.11 9.05
5 124.32 136.02 9.41
6 61.94 60.52 2.29
ESCENARIOSTiempo 1er Ciclo
de IAV (días)
ETiempo 1er Ciclo de IAV
(días)
Error Estándar (%)
1 214 243 13.46
2 303 279 7.93
3 180 171 5.06
4 238 276 16.17
5 580 625 7.68
6 298 308 3.22
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
La correlación estadística obtenida permite predecir, en forma preliminar, el comportamiento de producción bajo IAV de los campos venezolanos para un crudo de gravedad promedio cercana a 9.3 °API, con un margen de error menor al 12%, siempre y cuando esté condicionada por rangos específicos en los parámetros de yacimiento, pozo e inyección.
Se lograron identificar los parámetros de yacimiento, pozo e inyección, que afectan el comportamiento del proceso de Inyección Alternada de Vapor en pozos horizontales, siendo el de mayor peso el espesor de la arena neta petrolífera con un 67,2% sobre el Np del primer ciclo del proceso, seguido por el tiempo y la tasa de inyección de vapor con 15%, presión de inyección, longitud del pozo, tiempo de remojo, y calidad del vapor alrededor del 1%.
En base al trabajo realizado se ofrecen las siguientes conclusiones:
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
La pequeña diferencia que existe en la producción acumulada de petróleo, en los análisis de sensibilidades, con parámetros de inyección presentados en este estudio, pueden deberse a condicionamientos aplicados al modelo numérico. Estos son: presión mínima de la formación, longitud de pozo menor a 2000 pies, tasas de inyección entre 250 y 1000 TON/día.
La correlación estadística hallada puede ser sumamente útil para predecir el comportamiento de producción bajo IAV de nuevos pozos en yacimientos de crudo pesado con propiedades PVT similares a las estudiadas en esta investigación. Sin embargo, el uso de esta correlación para situaciones diferentes a la cual fue desarrollada, pueden dar origen a errores importantes.
RECOMENDACIONESRECOMENDACIONESPara el trabajo realizado, se ofrecen las siguientes recomendaciones:
Se deberá garantizar la competitividad tecnológica de la Industria Petrolera Venezolana mediante el Desarrollo, Innovación o Adopción de Métodos de Recuperación, orientados hacia la complejidad característica de yacimientos venezolanos, con el objetivo de incrementar las tasas de producción en un corto, mediano y largo plazo de yacimientos de crudo pesado y extrapesado, de manera rentable y en armonía con el medio ambiente.
Se recomienda usar un simulador térmico composicional para predecir el comportamiento de las operaciones de inyección alternada de vapor de crudos con propiedades PVT distintas a un crudo promedio de 9,3 °API, mientras no exista un análisis de sensibilidades similar al presentado en este Trabajo Especial de Grado con fluidos de distintas gravedades, viscosidades y composiciones.
RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES
Es aconsejable ampliar este estudio realizando un mayor número de sensibilidades, partiendo igualmente de un mayor número de Casos Base, con el objetivo de que la correlación estadística que se obtiene abarque un mayor rango de las propiedades de yacimientos característicos de Venezuela.
Se recomienda realizar estudios comparativos de diferentes métodos de recuperación mejorada, para conocer los procesos más eficientes en cada uno de los distintos campos con yacimientos de crudo pesado y extrapesado de Venezuela.
ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DE LOS PARÁMETROS QUE AFECTAN EL PROCESO DE INYECCIÓN
ALTERNADA DE VAPOR EN POZOS HORIZONTALES CONSIDERANDO UN CICLO DE INYECCIÓN
REALIZADO POR: DANIEL RAMOS
TUTOR INDUSTRIAL: Ing. VÍCTOR LARA
TUTOR ACADÉMICO: Dr. MARTIN ESSENFELD
TRABAJO ESPECIAL DE GRADOTRABAJO ESPECIAL DE GRADO
MAYO 2003