TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

Transcripción

1 TRABAJO ESPECIAL DE GRADO DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA COMPUTARIZADA PARA LA REALIZACIÓN DE ANALISIS DE PRUEBAS DE PRESIÓNES UTILIZANDO EL MÉTODO DE LA CURVA TIPO Y SU DERIVADA Presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezue la Por el Br. Arana G, Francisco J. Para optar al Título de Ingeniero de Petróleo Caracas, 2007

2 TRABAJO ESPECIAL DE GRADO DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA COMPUTARIZADA PARA LA REALIZACIÓN DE ANALISIS DE PRUEBAS DE PRESIÓNES UTILIZANDO EL MÉTODO DE LA CURVA TIPO Y SU DERIVADA TUTOR ACADÉMICO: Prof. Martín Essenfeld. Presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela Por el Br. Arana G, Francisco J. Para optar al Título de Ingeniero de Petróleo Caracas, 2007

3

4 DEDICATORIA A las tres personas más importantes en mi vida A mis padres, Ramón y María Ofelia, ojalá pueda llegar a ser la mitad de bueno que son Uds., los quiero con todo mi corazón son los mejores, gracias por estar siempre allí incondicionalmente. A ti Erika, por todo lo que representas en mi vida y ser mi compañera. ii

5 AGRADECIMIENTOS A la Universidad Central de Venezuela, La Casa que Vence la sombra, que ilumina la vida de todos los que pasamos por sus aulas, siempre será Faro Guía en tiempos oscuros. Al Prof. Martín Essenfeld, por su apoyo incondicional, sincero y desinteresado en la realización de este Trabajo Especial de Grado. Una de las mejores personas con las que uno pude tropezarse en la vida. A la Prof. María Teresa Vives, por su apoyo y sincero aprecio. A la T.S.U Liliana Arboleda, mi amiga incondicional. Para ser honesto, si incluyera aquí a todas las personas que estuvieron pendientes y se preocuparon por la realización de este Trabajo Especial de Grado, me aconsejaron y apoyaron, siendo consecuentes conmigo, probablemente no alcance la página. A la luz de hoy, he aprendido a oír sus consejos y a valorarlos en lo que realmente valen y con las buenas intenciones con que trataron de hacerme abrir los ojos. A todos Uds. mi mayor agradecimiento y gratitud Ing. Alberto S. Finol Ing. Mario González Ing. Eugenio Ochoa Ing. Rafael Peñalver Lic. Moraima Yelitza Chacón Lic. Alejandra Torres Lic. Rosa María dibari Ing. Rubys Hernández iii

6 Arana G., Francisco J. DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA COMPUTARIZADA PARA LA REALIZACIÓN DE ANALISIS DE PRUEBAS DE PRESIÓNES UTILIZANDO EL MÉTODO DELA CURVA TIPO Y SU DERIVADA. Tutor Académico: Prof. Martín Essenfeld. Tutor Industrial: Dr. Alberto. Finol. Tesis. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Petróleo. Año p. Palabras Claves: Pruebas de Presión, Curvas Tipo, Yacimientos Homogéneos. Resumen: El presente trabajo tiene por objetivo desarrollar un programa basado en la metodología de Curvas Tipo y su Derivada para el análisis de Pruebas de Pozos, utilizando el modelo de Yacimiento Homogéneo con efecto de llene constante y daño para caracterizar el sistema pozo yacimiento. El diseño del programa prevé el uso de librerías de datos que contengan la información de las Curvas Tipo. El análisis de las pruebas analizadas con el programa TestWell fueron comparados con datos publicados, arrojando resultados confiables. iv

7 INDICE CONSTANCIA DE APROBACION DEDICATORIA ii AGRADECIMIENTOS iii RESUMEN iv LISTA DE TABLAS LISTA DE FIGURAS INTRODUCCION 1 1. CAPÍTULO I. - EL PROBLEMA Planteamiento del Problema Alcances Objetivos Objetivo General Objetivos Específicos 6 2. CAPÍTULO II. MARCO TEORICO Yacimiento Homogéneo Regímenes de Presión en el yacimiento Modelaje de Pruebas de Pozos Pruebas de Pozos Restauración de Presión ( Build-up ) Abatimiento de Presión ( Drawdown ) Diferencias entre Pruebas Ideales y Pruebas Reales Factor de Daño (s) Almacenamiento Variación de la Tasa de Producción Técnicas Convencionales de Interpretación de pruebas de Presión Método de Horner Análisis de Abatimientos de Presión Método de Curvas Tipo 25 v

8 2.8. Regímenes de Flujo en el Yacimiento Flujo Radial Flujo Esférico Flujo Lineal CAPÍTULO III. METODOLOGIA Curvas Tipo de Bourdet et. al Lenguaje de Programación Visual Basic Diseño del Programa Cálculo de las Curvas de Campo y su Derivada a partir de los Datos de la Prueba Diseño de la librería de modelos de Curvas Tipo Uso del programa Botones de Control Carga de Datos Visualización de la Data y Procesamiento Análisis de la Prueba CAPITULO IV ANALISIS DE RESULTADOS 4.1 Validación de Resultados del Programa Ejemplo Ejemplo Ejemplo Comparación y Análisis de Resultados Análisis del Ejemplo Análisis del Ejemplo Análisis del Ejemplo CAPÍTULO V CONCLUSIONES CAPÍTULO VI RECOMENDACIONES 77 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 78 ABREVIATURAS 79 ANEXO A 81 vi

9 ANEXO B 157 vii

10 LISTA DE TABLAS Tabla II.1. Avances históricos en las pruebas de pozos Tabla III.1. Clasificación de los pozos de acuerdo al grupo adimensional C D e 2S Tabla IV.1a. Datos de Presión y Tiempo utilizados en el Ejemplo 1 Tabla IV.1b. Datos de producción, pozo, fluidos utilizados en el Ejemplo1 Tabla IV.2. Resultados del análisis realizado por los autores con los datos del Ejemplo1 Tabla IV.3. Resultados del análisis utilizando el programa de análisis de presiones Tabla IV.4a. Datos de Presión y Tiempo utilizados en el Ejemplo 2 Tabla IV.4b. Datos de producción, pozo, fluidos utilizados en el Ejemplo 2 Tabla IV.5. Resultados reportados utilizando los datos del Ejemplo 2 Tabla IV.6. Resultados del análisis del Ejemplo 2 utilizando el programa de análisis de presiones Tabla IV.7a. Datos de Presión y Tiempo utilizados en el Ejemplo 3 Tabla IV.7b. Datos de producción, pozo, fluidos utilizados en el Ejemplo 3 Tabla IV.8. Resultados reportados utilizando los datos del Ejemplo 3 Tabla IV.9. Resultados del análisis del Ejemplo 2 utilizando el pr ograma de análisis de presiones Tabla IV.10. Comparación entre los resultados reportados y los obtenidos con el programa para los datos del Ejemplo 1 Tabla IV.11. Comparación entre los resultados reportados y los obtenidos con el programa para los datos del Ejemplo 2 Tabla IV.12. Comparación entre los resultados reportados y los obtenidos con el programa para los datos del Ejemplo 3 viii

11 LISTA DE FIGURAS Figura II.1. Regiones o Regímenes de Flujo para un disturbio de presión, en función de log (t) y t Figura II.2. Modelo de Flujo Radial para el modelaje de Pruebas de Presión Figura II.3. Respuesta típica de una Prueba de Restauración de Presión Figura II.4. Respuesta típica de una Prueba de Abatimiento de Presión Figura II.5. Esquema de la caída de presión adicional en los alrededores debido al daño Figura II.6. Gráficos de Tasa vs. Tiempo y Presión vs. Tiempo donde se ve el comportamiento del cambio de presión debido a un cambio en la tasa de producción Figura II.7. Gráfico de una prueba ideal Build-Up Figura II.8. Gráfico de una prueba Build-Up donde se puede apreciar la recta de Horner que se utiliza para analizarla Figura II.9. Gráfico de una prueba de abatimiento de presión ( Drawdown ) Figura II.10. Gráfico donde se observa el esquema de un cotejo o match con Curvas Tipo y de campo Figura II.11. Curvas Tipo de Ramey, producción constante, yacimiento infinito. Se aprecia que la forma de la curva puede llevar a realizar una interpretación incorrecta Figura II.12. Gráfico donde se observa el comportamiento de la curvas tipo de Gringarten Figura II.13. Grafico de la familia de Curvas Tipo para un yacimiento homogéneo, con efecto de daño y llene Figura II.14. Representación del Flujo Radial en el Sistema Pozo Yacimiento Figura II.15. Reconocimiento del Flujo Radial en un gráfico log- log de la derivada ix

12 Figura II.16. Representación del Flujo Esférico para un pozo cañoneado a la mitad del intervalo y para otro donde sólo penetra la sección superior Figura II.17. Reconocimiento del Flujo Esférico en un gráfico log- log de la derivada Figura II.18. Esquema de líneas de flujo en el Régimen Lineal Figura III.1. Esquema de la distribución de funciones por formularios. En línea continua se ven las actividades obligatorias y en línea interrumpida las actividades accesorias Figura III.2. Gráfico que ilustra como el algoritmo de cálculo de derivada, toma en cuenta la información previa y posterior al punto en que calcula Figura III.3. En esta imagen se aprecia el formulario principal del pr ograma de análisis de presiones Figura III.4. Detalle de los controles y cajas de texto que se encuentran en formulario principal donde se aprecian los valores de desplazamiento, el botón de Smoothing y el valor del Factor de desplazamiento Figura III.5. En este formulario se selecciona el valor de L para realizar el cálculo de la curva de derivada Figura III.6. Detalle de las cajas de texto que se encuentran en formulario principal y proporcionan información sobre el Punto de Cotejo ó Match Figura III.7. Formulario Abrir Archivo de Test, donde se aprecian los diferentes controles que permiten navegar por las unidades de almacenamiento de la computadora Figura III.8. Botones del formulario Entrada de Datos. Se puede ver la grilla de datos y los diferentes botones del formulario Figura III.9. Formulario Entrada de Datos. Se pueden verificar los datos cargados el archivo da data Figura III.10. Detalles donde se aprecian las cajas de texto donde se deben sustituir los valores por defecto de las propiedades del sistema pozo yacimiento que apliquen a los valores de la prueba x

13 Figura III.11. En esta figura se puede ver como la grilla se ha llenado con los cálculos Figura III.12. Formulario Preview.Se pueden ver las sensibilidades de la Curva Derivada Figura III.13. Formulario principal mostrando las Curvas Tipo y sus Derivadas junto con las curvas calculadas de la prueba de pozo Figura III.14. Procedimiento para cambiar el Factor de suavizado L una vez iniciado el análisis de las curvas de Presión Figura III.15. Una vez cambiado el valor de L, se observa que la curva de la derivada presenta un comportamiento más suave Figura III.16. Movimiento de las curvas a través del área de graficación para conseguir un par de curvas tipo que presenten el mismo comportamiento Figura III.17. Superposición de las curvas una vez que se ha logrado identificar las curvas para realizar el cotejo Figura III.18. Reporte final del Análisis de la Prueba, con los resultados de la misma. Figura IV.1. Imagen del cotejo realizado con los datos del Ejemplo 1 Figura IV.2. Imagen del cotejo realizado con los datos del Ejemplo 2 Figura IV.3. Imagen del cotejo realizado con los datos del Ejemplo 3 Figura IV.4. Variación de la forma de la Curva de la Derivada al modificar el valor de L. Figura IV.5. Se muestra como la curva de respuesta de presión hace buen cotejo con la curva correspondiente al grupo adimensional C D e 2S = 3 Figura IV.6. Se muestra como la curva de respuesta de presión hace buen cotejo con la curva correspondiente al grupo adimensional C D e 2S = 10 Figura IV.7. Detalle de la variación del comportamiento de la derivada con valores de L= 0.0 y L= 0.5 en el Ejemplo 3 xi

14 Introducción INTRODUCCIÓN Los yacimientos son, más allá de su definición como una acumulación de hidrocarburos que se encuentran en el subsuelo, contenidos en una roca porosa y permeable, cuyo volumen hace que su explotación sea económicamente rentable, entes complejos. Una de las actividades de la ingeniería de petróleo es recolectar la mayor cantidad de información posible del yacimiento, con el objetivo de poder desarrollar y entender un modelo que permita predecir de manera confiable su comportamiento con el fin último de tomar el mejor provecho del mismo, lo que se traduce finalmente en drenar la mayor cantidad de reservas y aumentar el factor de recobro. La única conexión física de la que dispone el ingeniero para observar las reacciones de ese ente complejo, es el pozo, pues permite que a través de él, se puedan medir las variables físicas, como la presión y la temperatura, a las que se encuentra el objetivo de estudio. Además, es por medio del pozo que se obtienen muestras del fluido, de roca que junto a las nuevas tecnologías ya permiten ver al yacimiento y brindan mucha información del mismo. La presión o mejor dicho la variación del comportamiento de la presión con el tiempo mientras el pozo se encuentra bien sea abierto a producción ó cerrado después de haber estado produciendo, brinda cuantiosa y muy valiosa información sobre las características de mismo, ya no sólo del tipo de roca o de fluidos sino de su configuración física como tal. La variación de la presión con el tiempo durante la vida del yacimiento responde a factores complejos que, bajo ciertas condiciones y restricciones, pueden ser modelados matemáticamente dando la oportunidad de obtener información sobre la 1

15 Introducción calidad del medio poroso, como esta conformado físicamente el yacimiento y como ha afectado el pozo o pozos su comportamiento. A partir de los estudios que se hicieron a acuíferos, que responden a las mismas variables y a los mismos fenómenos que los yacimientos, pues son básicamente fluidos que se encuentran en rocas porosas y permeables en el subsuelo, se empezaron a definir modelos que explicaran el comportamiento del mismo en el tiempo, bajo ciertas condiciones. Con el avance de la industria y su tecnología, dichos modelos fueron desarrollándose, se aplicaron y aumentaron en cantidad para tratar de explicar los diferentes comportamientos observados. Hoy en día, a pesar de haber sido desarrollada por Horner en 1951, la técnica de gráfico semilogarítmic P ws vs. (tp+ t)/ t, donde se obtiene una función lineal sigue siendo utilizada como una aproximación para observar características del yacimiento. Métodos más avanzados fueron surgiendo con el tiempo, pero su uso era complejo y en muchas ocasiones ofrecían respuestas ambiguas que necesitaban ser chequeadas con metodologías previas ya probadas, lo cual los hacia poco prácticos. Siguieron desarrollándose modelos más sofisticados que con el avance de la tecnología, hacen uso de mediciones digitales en tiempo real y constituyen hoy en día las herramientas que mejor han permitido caracterizar a los yacimientos. Este último método es el de las Curvas Tipo y su derivada, que estudia la variación de la presión con el tiempo y la derivada de este comportamiento de presión, que ha demostrado ser una herramienta que eliminó los problemas de métodos anteriores y que haciendo uso de los computadores ha facilitado la tarea de interpretación de las pruebas de presión. 2

16 Introducción Hoy día existe una amplia variedad de modelos de Curvas Tipo para diferentes configuraciones de yacimientos y múltiples condiciones, que permiten obtener respuestas precisas de la interacción del sistema pozo yacimiento. El presente Trabajo Especial de Grado se basa en el Desarrollo de una herramienta Computaciona l, la cual haciendo uso de la técnica de Curvas Tipo y su Derivada, permita realizar análisis de pruebas de pozos para el modelo de yacimientos homogéneos con daño y efecto de flujo posterior. 3

17 1.Capítulo I El Problema 1. CAPITULO I EL PROBLEMA Planteamiento del Problema Los programas de análisis de presiones son herramientas sofisticadas y costosas que ayudan al ingeniero de petróleo a interpretar las pruebas de presiones de pozos, con el objetivo de calcular algunos parámetros claves del yacimiento, además de permitir identificar la morfología del mismo. Si bien son herramientas poderosas, tienden a considerar al usuario como un simple operario que suministra la información al sistema, ignorando su experiencia. Muchos proporcionan una respuesta automática del cotejo que realiza el programa, basándose en las propiedades matemáticas de la Curva de Presión y su Derivada. La intención de este Trabajo Especial de Grado es desarrollar un programa de computadora, que utilizando el Método de las Curvas Tipo y su Derivada, permita realizar análisis de las pruebas de presión para yacimientos homogéneos, tomando en cuenta la experiencia del usuario, permitiendo al mismo hacer los cotejos de las curvas no solo por sus propiedades matemáticas sino que le permita manipular el cotejo en función de la forma de las curvas de respuesta de la prueba y su conocimiento del proceso que realiza. Las características que se desean de este programa, además de las condicione s mencionadas anteriormente, es que cumpla con las características de los programas modernos de análisis de presión, que genere reportes impresos y sea de fácil uso para el usuario. 4

18 1.Capítulo I El Problema 1.2. Alcance La filosofía con la que se desarrolló este trabajo, fue diseñar una herramienta que permitiera ser actualizada mediante la inclusión de librerías externas al programa, con el objetivo de ser utilizado para una amplia gama de modelos de curvas tipo que existan hoy en día y nuevos modelos de curvas que puedan aparecer en el futuro, además es posible utilizarlo como una herramienta de aprendizaje para las materias de la Escuela de Petróleo que puedan requerir de la utilización de este tipo de herramienta brindado la oportunidad de adquirir nuevos conocimientos en las áreas conexas a las pruebas de presión y que escapan a los alcances de este Trabajo Especial de Grado como pueden ser el tratamiento previo a la prueba que debe hacerse a la información o datos de entrada Objetivos Objetivo General Como el título del trabajo lo indica, el objetivo general fue desarrollar una herramienta de análisis de presiones utilizando el Método de la Curva Tipo que ofrezca simplicidad de uso, posibilidad de expansión y sobre todo que permita al usuario no sólo aplicar una metodología pre-programada sino que el programa responda a los cambios que el usuario quiera realizar al momento de analizar una prueba. 5

19 1.Capítulo I El Problema Objetivos Específicos Para este Trabajo Especial de Grado se cumplieron los siguientes objetivos específicos: Diseño y codificación de un programa que utilice el Método de Curvas Tipo y su derivada. Considerar al usuario y su experiencia al momento de realizar el cotejo de curvas permitiendo flexibilidad en el programa. Utilizar librerías externas al programa que permitan su expansión en el futuro. 6

20 2.Capítulo II Marco Teórico 2. CAPITULO II - MARCO TEÓRICO En éste capítulo se definirán algunos conceptos básicos referentes al tema que desarrolla este Trabajo Especial de Grado Yacimiento Homogéneo Se define como yacimiento homogéneo aquel cuyas propiedades como la porosidad y la permeabilidad son constantes en cualquier dirección, es decir, son Isotrópicos. El medio poroso no presenta ninguna irregularidad a diferencia de los modelos de doble porosidad o estratificados que presentan fracturas y/o vugas en el primer caso y variaciones en sus propiedades en diferentes capas en el segundo. Los yacimientos homogéneos realmente no existen, ya que, aún presentando un medio poroso continuo, no estratificado, sus propiedades varían dependiendo entre otras variables del escogimiento del grano, el material de sedimentación, el ambiente de depositación, etc. Su utilidad radica en que permiten simplificar un ente complejo para estudiar sus respuestas y poder crear un modelo matemático que reproduzca con suficiente precisión las mismas. 2.2 Regímenes de presión en el yacimiento Cuando un pozo es abierto a producción, se genera un pulso o disturbio de presión que empezará a recorrer el yacimiento haciendo que la presión de fondo vaya cambiando con el tiempo. A lo largo de su trayectoria por el medio poroso, se pueden apreciar diferentes regiones o períodos como se muestran en forma esquemática en la Figura II.1. 7

21 2.Capítulo II Marco Teórico Región Transiente Región Transiente P wf Región Pseudo-Estable Región Transiente Tardio P wf Región Transiente Tardio Región Pseudo Estable log t t Figura II.1. Regiones o Regímenes de Flujo para un disturbio de presión, en función de log (t) y t a. Región Transiente: Durante este período, el yacimiento presenta un comportamiento infinito pues el disturbio de presión no ha alcanzado los límites del yacimiento. En un gráfico de P wf vs. log(t) este comportamiento describe una línea recta. Mientras que en un gráfico cartesiano se puede apreciar un rápido descenso de la presión. b. Región Transiente Tardío: Esta se encuentra entre el fin de la Región Transiente y el inicio del período Pseudo-Estable. Esta región es muy pequeña o inexistente para fines prácticos. c. Región Pseudo Estable: En este período ya el disturbio de presión alcanzó el final del yacimiento y se aleja cada vez más del comportamiento ideal y la declinación se hace mucho más pronunciada. Este período se aprecia como una línea recta en una gráfica P wf vs. t. 8

22 2.Capítulo II Marco Teórico 2.3. Modelaje de Pruebas de Pozos El comportamiento de las pruebas de presión puede ser simulado utilizando las ecuaciones que describen de manera certera los fenómenos físicos que tienen lugar en los yacimientos suponiendo ciertas condiciones que simplifiquen su resolución y que dentro de ciertos límites, puedan ser aplicables a las condiciones reales del sistema pozo-yacimiento. Estos modelos están basados en una serie de ecuaciones (conservación de la masa, ley de Darcy, ecuación de estado) que combinadas forman la Ecuación de Difusividad: Expresada en coordenadas rectangulares. 2 p 2 x 2 2 p p y z φµ ct = k p t Expresada en coordenadas cilíndricas. Ec. II.1 2 p 1 p φµ ct + = 2 r r r k p t Ec. II.2 Para utilizar la Ec. II.2, se supusieron las siguientes condiciones: Flujo radial horizontal, laminar e isotérmico Los efectos de la gravedad son despreciables El medio poroso es homogéneo e isotrópico 9

23 2.Capítulo II Marco Teórico Existe una sola fase fluyente, de densidad constante y baja compresibilidad Las propiedades del fluido y de la roca son independientes del tiempo Extensión radial infinita El pozo atraviesa completamente al medio poroso Se supone que el fluido se dirige a un cilindro (pozo), que es perpendicular a un par de barreras planas horizontales paralelas similar a un cilindro como el que se muestra en la Figura II.2. q= Constante r = infinito Pozo Barreras Impermeables al Flujo. Paralelas y Planas. Dirección de Flujo Radial hacia el Pozo. Figura II.2. Modelo de Flujo Radial para el modelaje de Pruebas de Presión Para resolver el problema planteado en la Ecuación. II.2, es necesario establecer las condiciones iniciales, de frontera y de borde o interior que terminen de definir la configuración del sistema pozo yacimiento. Dependiendo de las mismas, variará el modelo y por ende la respuesta de presión como función del tiempo que se obtenga del mismo. Para el caso más simple de un yacimiento homogéneo, se establecen las siguientes condiciones para el modelo: 10

24 2.Capítulo II Marco Teórico a. Condición Inicial: La presión es la misma en todo el yacimiento y es igual a la presión inicial. ( r, t = 0) pi p = Ec. II.3 b. Condición de Frontera: La presión en el borde externo del yacimiento es igual a la presión inicial. ( r t) = p r p,, i Ec. II.4 c. Condición de Interior: A partir del inicio de producción la tasa se mantiene constante en el tiempo. q s 2πkh p = r µ r rw Ec. II.5 Para la resolución de este tipo de Ecuaciones Diferenciales se emplean las variables adimensionales, las cuales permiten presentar soluciones compactas que agrupen los diferentes parámetros (φ, µ, c, k) y variables (r, p, t) que forman parte de las ecuaciones. Así, resulta que para el caso del problema planteado en la Ec. II.2, las variables adimensionales son: p D kh = ( pi pwf ) q µ s Ec. II.6 11

25 2.Capítulo II Marco Teórico t D = kt µφc 2 trw Ec. II.7 r = D r r w Ec. II.8 Estas variables adimensionales no son fijas. Su construcción depende del problema planteado por cada ecuación y pueden presentar variaciones de un modelo a otro. Se debe tener presente que a pesar de ser variables adimensionales, estas guardan una relación directa con la variable física que representa, facilitando la resolución del modelo propuesto. Sustituyendo las variables adimensionales en la ecuación Ec II.2 y resolviendo se obtiene: p D 2 1 r Ei 2 4t D = D Ec. II.9 Esa es la solución aplicando la integral exponencial. Por aproximación y para cocientes t D / r D > 100, se obtiene la siguiente expresión: p D 1 t D ln rd Ec. II.10 La ventaja del uso de parámetros o grupos adimensionales en la resolución de este tipo de ecuaciones, radica en que permite manipular de forma 12

26 2.Capítulo II Marco Teórico consistente, problemas que dependen de múltiples variables y parámetros facilitando además la presentación de curvas ó familias de curvas que estarán caracterizadas por el valor de dichas variables y parámetros adimensionales y/o productos entre ellas como se presentará más adelante Pruebas de Pozos Cuando un pozo se abre a producción, genera una caída de presión en el yacimiento. Esta caída produce un desbalance entre la presión del yacimiento y la del pozo, la cual hace que los fluidos se desplacen hacia la zona de menor presión, causando que el fluido alrededor del pozo se mueva hacia el mismo, originando un estimulo u onda de presión que empezará a recorrer el yacimiento y que eventualmente se desplazará por el medio poroso afectando en mayor o menor medida la presión del mismo hasta que se alcanza todo el yacimiento. Las pruebas de pozo más comunes son las de Restauración de Presión ( Build-Up ) y de Abatimiento de Presión ( Drawdown ). Estas consisten en realizar mediciones de presión y tiempo simultáneamente mientras el pozo se encuentra cerrado ( Build-up /Restauración) o produciendo ( Drawdown /Abatimiento). De esta forma se puede medir la respuesta del yacimiento, es decir, la presión ante un estímulo, el cual consiste en abrir, cerrar, mantener o incrementar la producción. Esto modificará el comportamiento de la variación de la presión como función del tiempo dependiendo del tipo de yacimiento que se esté estudiando, lo que permitirá caracterizarlo. Para ello, es indispensable poder obtener una cantidad apreciable de mediciones de presión del pozo en intervalos cortos de tiempo, pues más importante que saber el valor de la presión en un instante determinado es conocer su comportamiento a lo largo de un intervalo de tiempo. 13

27 2.Capítulo II Marco Teórico Restauración de Presión ( Build-up ) Básicamente consiste en mantener un pozo en producción a tasa constante durante un período de tiempo para luego cerrarlo, ya sea en superficie o cerca del intervalo cañoneado, lo que permitirá que la presión se incremente tanto en el pozo como en la formación productora, mientras se registran los valores de presión como función del tiempo. Una de las ventajas de esta prueba es que durante la realización de la misma, la tasa de producción es controlada e igual a cero, al menos en superficie, a nivel de la zona productora, esta sigue aportando fluido al pozo hasta que las presiones se equiparan, esto constituye el llamado Efecto de Llenado. El comportamiento de presión y tasa se muestran esquematicamente en la Figura II.3. a) Superfície Tasa de Flujo Arena Efecto de Llene Tiempo b) Presión de Fondo Tiempo Figura II.3. Respuesta típica de una Prueba de Restauración de Presión. a) El cierre de producción en superficie no se refleja instantáneamente en la arena. b) Respuesta de la Presión de Fondo durante el periodo de flujo y el de restauración 14

28 2.Capítulo II Marco Teórico Abatimiento de Presión ( Drawdown ) Por el contrario las pruebas de abatimiento o pruebas fluyentes, permiten seguir con la actividad productiva del pozo ya sea a tasa constante, a tasa variable ó con declinación de la tasa de producción (ver Figura II.4), mientras se registran los valores de presión con el tiempo. a) Tasa de Flujo q = constante Presión de Fondo Dp 1 0 Tiempo Tiempo b) q 3 Tasa de Flujo 0 q 1 q 2 q 4 Presión de Fondo Dp 1 Dp 2 Dp 3 Dp 4 Tiempo Tiempo Figura II.4. Respuesta típica en una Prueba de Abatimiento de Presión. a) Al mantener la tasa constante, se produce una única caída de presión. b) Con variación de tasa, se producen caídas sucesivas de presión El concepto de la prueba de abatimiento de presión, se define para una tasa de producción constante lo cual es muy difícil en la práctica. Por ello se utiliza el Principio de Superposición para poder manejar estas fluctuaciones en tasa y en caídas de presión. 15

29 2.Capítulo II Marco Teórico Una vez obtenidos los datos de Presión vs. Tiempo, el siguiente paso es interpretar los mismos para obtener la mayor cantidad de información que permita definir no sólo el tipo de yacimiento, sus características propias del yacimiento y las del sistema pozo-yacimiento; la información obtenida será: permeabilidad, daño, área de drenaje, existencia de barreras que restrinjan el flujo de fluidos, entre otras Diferencias entre Pruebas Ideales y Pruebas Reales Para el desarrollo de los modelos de yacimientos, se imponen condiciones ideales que permitan simplificar su resolución. Sin embargo, dichas condiciones son muy difíciles sino imposibles de lograr durante las operaciones de perforación y de producción. Por eso las respuestas de presión como función del tiempo que muestran los pozos van a diferir en diferentes formas del comportamiento esperado para las condiciones ideales estipuladas Factor de Daño (s) Durante la perforación de los pozos, la acción de la columna de lodo, que se mantiene para controlar la presión de la Formación, hace que una fracción del mismo invada a la roca porosa y permeable, llevando consigo sólidos que taponarán los poros, ocasionando una disminución de la permeabilidad original en la zona afectada. Esta disminución en la permeabilidad generará una caída adicional de la presión en los alrededores del pozo, denominada P skin. Esto en definitiva se opone a la suposición que indica que las propiedades del medio poroso son constantes en cualquier dirección. En la Figura II.5, se muestra en forma esquemática el efecto del daño en los alrededores del pozo. 16