ACADEMIA DE INGENIERIA, A.C. METODOLOGÍA DE ENVOLVENTE OPERATIVA PARA EL DISEÑO DE POZOS DE GAS.

Transcripción

1 ACADEMIA DE INGENIERIA, A.C. M E X I C O METODOLOGÍA DE ENVOLVENTE OPERATIVA PARA EL DISEÑO DE POZOS DE GAS. ESPECIALIDAD: INGENIERÍA PETROLERA Ph.D. en Ingeniería Petrolera 26 de Marzo de 2015 Palacio de Minería, México D.F

2 Contenido M E X I C O Introducción Metodología de Envolvente Operativa para el Diseño de Pozos de Gas Ejemplo de Aplicación Conclusiones

3 Contenido M E X I C O Introducción Metodología de Envolvente Operativa para el Diseño de Pozos de Gas Ejemplo de Aplicación Conclusiones

4 Introducción Reservas Mundiales de Gas Natural Convencional Principales 20 Países del mundo ordenados de acuerdo a sus reservas de Gas Natural US Energy Information Administration Natural Gas 2013

5 Introducción Cuencas de Shale Oil y Shale Gas Mundiales 41 Países evaluados 35,782 Tcf Volumen Original de Shale Gas 7,795 Tcf Técnicamente Recuperable

6 Introducción Oil & Gas Journal, Uncoventional Oil and Gas Report Enero 2015 Cuencas No Convencionales de Norte América

7 Introducción Cuencas No Convencionales en México Reserva No Convencional estimada Técnicamente Recuperable 545 Tcf

8 Producción de Gas Natural en México Introducción Reserva 1P al 1 de Enero 2014: 46.6 Tcf Anuario estadístico Petróleos Mexicanos

9 Introducción Usos del Gas Natural USA (2014)

10 Demanda Nacional por Sector Introducción Consumo de gas natural por sector y rama (enero 2015) Total 5,022 mmpcd Autogeneración 150 Eléctrico 1,431 3% Exploración y Producción 1,249 29% 43% Pemex 2,160 Refinación Gas y Petroquímica Básica Petroquímica Distribuidoras 417 8% 17% Industrial 864 Corporativo 0 Fuente: Base de Datos Institucional PGPB.

11 Introducción M E X I C O Oferta y demanda de gas natural (TCF) Producción América Asia Africa Europa Medio Oriente Consumo América Asia Africa Fuente: World total natural gas production by region, Reference case, Statistics 2013, IEA Europa Medio Oriente

12 Precios GNL en el mundo Cotizaciones al 18 de febrero de 2015 (USD/MMBtu) $ 2.83/2.66 Nymex Henry Hub $2.70/2.51 So Cal $7.79/7.04 UK NBP $7.53/6.85 Dutch TTF $8.28/7.94 Italian PSV EUROPA Introducción $6.75/6.75 China $6.95/6.90 Japón ASIA $2.77/2.60 $ 8.53/6.69 Algonquin $7.31/6.90 Germany EGT $6.60/6.75 India $6.95/6.90 Corea del Sur Reynosa * Los precios en cursiva en verde y a la derecha de la diagonal se refieren a los vigentes una semana antes Fuente: Elaborado por Pemex Gas y Petroquímica Básica con base en información de Platts International Gas Report.

13 3 P th 4 Introducción ANÁLISIS DE PRODUCTIVIDAD TRADICIONAL EN POZOS DE GAS Basado en Análisis NODAL TM (Marca registrada de Flopetrol Johnston de Schlumberger) Afluencia al Nodo P wf = P ws - DP 1 Salida del Nodo (Componente dominada por el Yacimiento) 2 1 P wf = P sep + DP Escurr + DP estran + DP TP (Componente dominada por tuberías del sistema)

14 Introducción Velocidad crítica erosiva (v c Erosiva ). Flujo de gas puede ocasionar problemas de erosión si se rebasa la velocidad crítica erosiva.

15 Introducción Velocidad crítica de arrastre de líquidos (v c Rem-Liqu ). El pozo puede llegar a ahogarse si el líquido se acumula en el fondo por no alcanzar la velocidad mínima de acarreo de líquidos.

16 Introducción M E X I C O Esto requiere el uso de sistemas artificiales para la extracción de los líquidos acumulados. BLEED VALVE LUBRICATOR FLOW TEE W/O-RING BYPASS VALVE ELECTRONIC CONTROLLER MOTORIZED VALVE MASTER VALVE CATCHER W/ARRIVAL SENSOR EXTERNAL CABLE PLUNGER BUMPER SPRING TUBING STOP

17 Contenido M E X I C O Introducción Metodología de Envolvente Operativa para el Diseño de Pozos de Gas Ejemplo de Aplicación Conclusiones

18 Metodología Construcción de la Curva de IPR q g@c.s. = C P 2 2 n ws P wf

19 Metodología Construcción de Curvas de Outflow para diferentes diámetros de tubería de producción Seleccionar la más adecuada

20 Metodología Construcción de Curvas de Outflow para diferentes P th con el diámetro de tubería de producción seleccionado.

21 Metodología Construcción de Curvas de Potencial Productivo del Pozo.

22 Metodología Construcción de Curvas de Gasto Crítico Erosivo. v c = Pγg ZRT API RP 14E 0.5 q gcrit erosivo@c.s. = 1.86x10 2 A P th ZTγ g 0.5

23 Metodología Construcción de Curvas de Gasto Crítico para el Arrastre y Descarga de Líquidos en el Pozo. Flores-Avila 2002 v Scrit 1 4 l g K d cos g N Re d i v g g g q gcrit RemLiq@c.s. = 3.06v ScritAP th TZ Coeficiente de arrastre para esferas y cilindros (Whitaker, 1968)

24 Metodología Concepto de Velocidad Crítica Fg Fuerzas de Arrastre= Fuerzas por Aceleración (Gravitacional)

25 (MMscfd) Metodología M E X I C O Envolvente Operativa Envolvente Operativa Pth (psia) q crti de remosion de liquidos q crit. De erosion curva de potencial productivo del pozo

26 Contenido M E X I C O Introducción Metodología de Envolvente Operativa para el Diseño de Pozos de Gas Ejemplo de Aplicación Conclusiones

27 ΔP 2 (psia) Ejemplo de Aplicación M E X I C O Prueba de Flow after flow Prueba q g (scfd) P wf (psia) P 2 1 1,300, ,397, ,555, ,440, ,000, ,140, ,000, ,710, q cs (Mscfd) AOF 5,428Mscfd

28 P Wf (PSIA) Ejemplo de Aplicación M E X I C O Construcción de la Curva de IPR n = logq 1 logq 4 logδp 2 1 logδp 2 = = C = (P 2 ws P 2 wf ) = = n ( ) q g@cs = (P ws 2 P wf 2 ) q CS (MMSCFD)

29 Ejemplo de Aplicación Construcción de Curvas de Outflow para diferentes diámetros de tubería de producción Seleccionar TP de 2 3/8

30 Ejemplo de Aplicación Construcción de Curvas de Outflow para diferentes P th para TP de 2 3/8.

31 Ejemplo de Aplicación Construcción de Curvas de Potencial Productivo del Pozo.

32 Ejemplo de Aplicación Construcción de Curvas de Gasto Crítico Erosivo. v c = Pγg ZRT API RP 14E 0.5 q gcrit erosivo@c.s. = 1.86x10 2 A P th ZTγ g 0.5

33 Ejemplo de Aplicación

34 Contenido M E X I C O Introducción Metodología de Envolvente Operativa para el Diseño de Pozos de Gas Ejemplo de Aplicación Conclusiones

35 Conclusiones La metodología propuesta se basa en un análisis en estado estacionario y presenta ventajas sustantivas sobre el análisis nodal convencional. La metodología propuesta es versátil y de fácil aplicación, dado que no requiere de complicados cálculos, simplemente es la integración de tres criterios conocidos y mejorados que son de uso estándar en la industria. El uso de la metodología propuesta para el diseño y análisis de pozos de gas permitirá reducir los problemas de erosión, así como también reducir los problemas de ahogamiento de pozos de gas por carga de líquidos.

36 Conclusiones La metodología propuesta es una herramienta predictiva y correctiva para el diseño y análisis de operación de pozos de gas. La ecuación para el cálculo para la remoción de líquidos propuesta en la metodología tiene ventajas sobre la expresión propuesta por Turner, 1969, al reducir el error promedio de 30% a 6.3%, esto validado de forma experimental.

37 Conclusiones Limitantes: La variación con el tiempo de los parámetros operativos del pozo no están considerados. Metodología basada en análisis en estado estacionario. No se contempla el uso de sistemas artificiales de levantamiento de líquidos, lo que puede representar una limitante en cuanto a tamaño del casing de explotación. No se toma en cuenta la eventual formación de hidratos en el pozo, lo que puede variar las condiciones operativas.

38 GRACIAS