Arreglo de pozos y eficiencia de barrido.

Presentado por:

• Cristian David Barrera.

• Luis Miguel Cabezas.

• Viviana Ramírez.

• Jorge Armando Vega.

• Tatiana Buendía.

• Laura Giselle Guillén.

• Rafael Eduardo Rodríguez.

Grupo:3 Yacimientos III

2014

CONTENIDO

1. Introducción

2. Razón de Movilidad.

3. Arreglos de pozos.

Principales parámetros que caracterizan los arreglos de pozos.

Empuje por línea directa.

Empuje por línea alterna.

Arreglos 5,7,4 y 9 pozos.

4. Eficiencia de barrido areal.

5. Eficiencia de barrido vertical.

6. Eficiencia de barrido volumetrico.

Razón de Movilidad

• Razón entre la movilidad de la fase desplazante (agua o gas) y la

fase desplazada (Petróleo).

• Característica mas importante en la inyección de los fluidos.

• Se relaciona con la viscosidad de los fluidos desplazados y desplazante, y la permeabilidad efectiva.

Razón de movilidad

• Si el agua desplaza el petróleo:

• Si el petróleo desplaza al gas:

Arreglos de pozos • En el momento de planificar el proceso de recuperación secundaria, el

campo estará desarrollado sobre la base de un arreglo regular donde los pozos inyectores y productores forman figuras geométricas conocidas y muy variadas. En la actualidad los arreglos de pozos se efectúan de manera uniforme, utilizando arreglos geométricos compuestos por pozos inyectores y productores.

Factores que influyen en la selección de tipo de arreglo.

• La forma como se ha sido producido el yacimiento.

• La permeabilidad del yacimiento.

• La viscosidad de los fluidos.

• La razón de movilidad.

• La razón poyos inyectores a pozos productores.

• La estructura del yacimiento.

• Características Geológicas del yacimiento.

Tipos de arreglo

Principales parámetros que caracterizan los arreglos de

pozos • La relación d/a, en donde d es la distancia mas corta entre líneas

de pozo de diferente tipo, ubicadas en columnas y a es la distancia mas corta entre pozos del mismo tipo que están ubicados en una misma fila.

• La razón de pozos inyectores a pozos productores, que se calcula dividiendo el numero de pozos inyectores que afectan a cada pozo productor entre el numero de pozos productores que reciben el efecto de un inyector.

• La unidad de arreglo, es la menor porción que se aprecia en un arreglo de pozo, el cual presenta una simetría de flujo con los otros pozos y de donde esta unidad debe incluir al menos un pozo inyector y uno productor.

Modelos Geométricos “o”: simboliza un pozo inyector

“x”: simboliza un pozo productor

“a”: Es la distancia más corta entre pozos del mismo tipo que se encuentran en una misma fila, uno al lado del otro.

“d”: es la distancia más corta entre líneas de pozos de distinto tipo, situadas a continuación de otras en la misma columna.

Unidad: es la porción sobre la cual se realizan todos los estudios, de tal manera que los mismos son válidos para todo el sistema.

RPI/PP: Razón pozos de inyección a pozos de producción

𝑅𝑃𝐼

𝑃𝑃=

𝑁° 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑧𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛 𝑎 𝑢𝑛 𝑝𝑜𝑧𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟

𝑁° 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑧𝑜𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑜𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛 𝑝𝑜𝑧𝑜 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟

EMPUJE LÍNEA DIRECTA

• En este patrón de inyección, los pozos inyectores se localizan frente a los pozos productores.

• En este caso: 𝑅𝑃𝐼

𝑃𝑃=

6

6= 1

EMPUJE EN LÍNEA ALTERNA

• Este patrón es una variación del arreglo en línea directa, en el cual los pozos inyectores se desplazan sobre su línea a una distancia a/2.

• En este caso: 𝑅𝑃𝐼

𝑃𝑃=

4

4= 1

LINEA DIRECTA LINEA ALTERNA

RECTANGULO LÍNEAS DESFASADAS DE POZOS

CAPACIDAD DE FLUJO CONTINUO

𝑞𝑜 = 0,002254𝑘𝑜ℎΔ𝑃

𝜇𝐵𝑜𝑑𝑎 − 11,7 +

2𝜋 𝑙𝑛

𝑎𝑟𝑤

+ 0,5(𝑆𝑖 + 𝑆𝑝), 𝑞𝑜 = 𝑞𝑤

Línea Directa Línea Alterna

En ambos casos estos pozos deben proporcionar un eficiente trabajo de inyección para obtener los siguientes resultados mínimos: Un mejor control sobre el desplazamiento del petróleo del reservorio a través

de un diseño eficiente de espaciamiento de pozos. Prevenir perdidas de hidrocarburos líquidos del área de explotación por

fluencia desde las zonas periféricas. Ubicar a los pozos inyectores en puntos equidistantes para racionalizar los

efectos de la inyección de acuerdo de los pozos productores.

Los pozos productores están directamente compensados por la capacidad de inyección de los pozos inyectores, y el avance planar máximo que se obtienen cuando los pozos inyectores quedan ubicados a distancias lo más cerca posible los unos de los otros.

El efecto escalonado por la modificación de las líneas de inyección de los arreglos diagonales de este modelo, incrementa significativamente la eficiencia.

EFICIENCIA DE BARRIDO AREAL Línea Directa Línea Alterna

Se puede aproximar un arreglo donde los pozos productores e inyectores se balanceen unos con otros.

Este tipo de arreglo es una modificación de empuje en línea directa.

La eficiencia de barrido en este modelo se mejora a medida que la relación d/a aumenta considerando un medio poroso isotrópico.

Se origina al desplazar los pozos inyectores a los largo de su línea una distancia igual a a/2.

Eficiencia de barrido areal para arreglos en línea directa y en línea alterna en función de d/a.

EFICIENCIA DE BARRIDO AREAL

Arreglo de 5 pozos

• Este tipo de arreglo es el mas usado.

• Es altamente conductivo.

• Buena eficiencia de barrido.

• Este tipo de arreglos puede ser muy flexible para generar otro tipo de arreglos.

wo

prodiny

w

oo

Swirro

o qq

SSr

d

phkq

Ra

dSiPPPI

;

*5.0619.0ln**

***003541.0

14

4;5.0

Arreglo de 7 pozos

• Este tipo de arreglo de usa cuando la inyectividad de los pozos es baja.

• Muy rara vez encontramos este tipo de arreglos.

• Puede considerarse un arreglo de línea alterna.

2

;

*5.05691.0ln**

***004721.0

23

6;866.0

ow

prodiny

w

oo

Swirro

o

qq

SSr

d

phkq

Ra

dSiPPPI

Arreglos de 4 Pozos Arreglo triangular o de 7 pozos

invertido.

Pozos inyectores en el centro del hexágono y pozos productores en los vértices.

RPI/PP=1/2

𝑞𝑜 = 0,004721𝑘𝑜ℎΔ𝑃

𝜇𝑜𝐵𝑜 𝑙𝑛𝑑𝑟𝑤

− 0,5691 + 0,5(𝑆𝑖 + 𝑆𝑝)

𝑞𝑤 = 2𝑞𝑜𝐵𝑜

𝐵𝑤

Arreglos de 9 Pozos Pozos inyectores en los vértices y

puntos medios de los lados un cuadrado y pozo productor en el centro del mismo.

RPI/PP= 3

Flexibilidad del arreglo es una de sus mayores ventajas.

𝑞𝑤 =1

3𝑞𝑜

𝐵𝑜

𝐵𝑤

Arreglos de 9 Pozos

𝑞𝑜 = 0,003541(𝑘𝑜)𝑆𝑤𝑖𝑟ℎΔ𝑃𝑖,𝑐

𝜇𝑜𝐵𝑜1 + 𝑅2 + 𝑅

𝑙𝑛𝑑𝑟𝑤

− 0,2724 + 0,5(𝑆𝑖 + 𝑆𝑝)

𝑞𝑜

= 0,00708(𝑘𝑜)𝑆𝑤𝑖𝑟ℎΔ𝑃𝑖,𝑠

𝜇𝑜𝐵𝑜 3 + 𝑅2 + 𝑅

𝑙𝑛𝑑𝑟𝑤

− 0,272 + 0,5(𝑆𝑖 + 𝑆𝑝) −0,6932 + 𝑅

𝑅 =𝑞𝑐

𝑞𝑠

Eficiencia de barrido areal

• La eficiencia del barrido areal, EA, Se define como la fracción del área horizontal del yacimiento donde ha ocurrido el proceso de recuperación secundaria y su formula es:

𝐸𝐴 =

𝐴𝑟𝑒𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑎𝑑𝑖𝑑𝑎

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑎𝑑𝑖𝑏𝑙𝑒

Eficiencia de barrido areal

Grafico mostrando el área horizontal barrida a diferentes tiempos para un arreglo de 5 pozos según “Smith y Cobb”

Eficiencia de barrido areal en el momento de la ruptura para un arreglo de 5 pozos

normal

Factores relacionados

• Propiedades de las rocas (porosidad, permeabilidad, conductividad, otros)

• Propiedades del sistema roca-fluidos (ángulo de contacto, permeabilidades relativas, presiones capilares, otros)

• Geometría de los pozos de inyección y producción

• Razón de movilidad

• Volumen de fluidos inyectados

Determinación de la eficiencia de barrido areal a la ruptura • Analíticos (Muskat ,Prats).

• Movimiento de iones en un medio gelatinoso o modelo de papel secante, bueno cuando M=1. (Muskat, Ramey y Nabor).

• Modelo Potenciométrico (Aronofsky , Bradley et al).

• Empaque de cuerpos de vidrio o medios porosos usando Rayos X (Slobod y Caudle,Dyes et al, Craig et al,Habermann).

• Modelo Hele-Shaw (Cheek y Menzie).

• Modelo de resistencias (Nobles y Janzen)

• Modelos digitales (Fay y Prats, Douglas y col. , Morel – Seytoux)

• Todos los métodos mencionados han sido utilizados para obtener la eficiencia areal a la ruptura , cuando M=1.

Estudio de las líneas isopotenciales, líneas de flujo y frente de invasión, para arreglos de 5 pozos usando modelos

potenciométricos .(según Craft y Hawkins)

Efecto de la razón de movilidad en la eficiencia areal a la ruptura, para un arreglo

de 5 pozos .(Según Craig)

Efecto de la razón de movilidad en la eficiencia areal a la ruptura, para un arreglo aislado de 5

pozos .(Según Craig)

Efecto de la razón de movilidad en la eficiencia areal a la ruptura, para un

arreglo normal de 7 pozos .(Según Craig)

Efecto de la razón de movilidad en la eficiencia areal a la ruptura, para un arreglo

invertido de 7 pozos .(Según Craig)

Eficiencia de barrido areal a la ruptura, para un arreglo de empuje de línea directa,

cuando d/a=1.(Según Smith y Cobb)

Eficiencia de barrido areal a la ruptura, para un arreglo de empuje de línea alterna, cuando

d/a=1.(Según Smith y Cobb)

Determinación de la eficiencia areal de barrido después de la

ruptura

• 𝑉𝐷 =𝑊𝑖

𝑉𝑝 𝑎𝑟𝑟𝑒𝑔𝑙𝑜(1−𝑆𝑤𝑖−𝑆𝑤𝑜𝑖)

Donde

- Wi = agua inyectada acumulada, Bbl

- Vp arreglo = volumen poroso del arreglo, Bbl

- ΔSo max =saturación de petróleo máxima desplazable

• Ψs =fracción del flujo total que viene de la zon barrida, Fw

Efecto de la razón de movilidad y los volúmenes de fluidos inyectados (VD) sobre la eficiencia areal, para un

arreglo de 5 pozos (según Lake)

Efecto de la razón de movilidad y el corte de agua sobre la eficiencia areal, para un arreglo de

5 pozos (según Dyes, Caudle y Erickson)

Efecto de la razón de movilidad y los volúmenes de fluidos inyectados sobre la eficiencia areal, para

un arreglo en línea directa (Lake)

• Correlacion de Craig, Geffen y Morse

• 𝐸𝐴 = (𝐸𝐴)𝑏𝑡+0,2749 ln𝑊𝑖

(𝑊𝑖)𝑏𝑡

• 𝐸𝐴= eficiencia areal a la ruptura

• 𝑤𝑖=agua inyectada acumulada

• (𝑊𝑖)𝑏𝑡 = agua inyectada acumulada hasta la ruptura

Convicciones y parámetros tenidos en cuenta en la eficiencia

Efecto del volumen de fluido inyectado sobre la eficiencia areal después de la ruptura, para un arreglo

de 5 pozos (Finol y Ferrer)

Eficiencia de barrido vertical

• Debido, principalmente, a la heterogeneidad del yacimiento, solo una fracción del área vertical del yacimiento es contactada por el fluido desplazante. Esta fracción, referida al área vertical total del yacimiento, se denomina eficiencia de barrido vertical.

𝐸𝑣 =á𝑟𝑒𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑎𝑑𝑖𝑑𝑎

á𝑟𝑒𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑎𝑑𝑖𝑏𝑙𝑒 =

Eficiencia de barrido vertical (Lake)

Factores que afectan la eficiencia de barrido vertical • Entre los factores que afectan la

eficiencia de barrido vertical se tienen:

• A. heterogeneidad del yacimiento

• B. Razón de Movilidad.

• C. Volumen del fluido inyectado

• D. flujo cruzado entre capas.

Eficiencia de barrido vertical en función de la variación de la permeabilidad y de la razón de movilidad para una RAP = 25, en un sistema lineal (Dykstra y Parsons)

Efecto del flujo cruzado y de la heterogeneidad del yacimiento sobre la recuperación de

petróleo (Craig)

Eficiencia de barrido volumétrico

• Esta eficiencia se calcula a partir de la cobertura con la cual ocurre la invasión vertical(debido fundamentalmente a la estratificación) y de la cobertura areal (debido básicamente al arreglo y espaciamiento de los pozos). Así, se tiene entonces:

𝐸𝑉 =𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑣𝑎𝑑𝑖𝑑𝑜

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑎𝑑𝑖𝑏𝑙𝑒= 𝐸𝐴 ∗ 𝐸𝑣

EFICIENCIA DE BARRIDO VOLUMETRICO A UN TIEMPO (t) DE INVASION

Factores que afectan la eficiencia de barrido

• a. Índice de inyectividad

donde

• b. Fuerzas de gravedad

• c. Efectos de tasa de flujo

Eficiencia de barrido volumétrico a la ruptura en función de la razón de movilidad M y el coeficiente de Variación

de Permeabilidad Vertical V, para un arreglo de 5 pozos(según Craig)

Eficiencia de barrido volumétrico a la ruptura en función de la razón de movilidad M y el coeficiente de Variación de Permeabilidad Vertical V, para un arreglo de 5 pozos con

saturación inicial de gas=20% (según Craig)

Eficiencia de barrido volumétrico a la ruptura en un sistema uniforme lineal

(Goddin y Col)

Eficiencia de barrido volumétrico a la ruptura para un sistema de 5

pozos (Green y Willhile)

BIBLIOGRAFIA

• Ferrer, M. P. (s.f.). Inyección de agua y gas en yacimientos petrolíferos. En M. P. Ferrer, Magdalena Paris Ferrer. Maracaibo. Venezuela: Astro Dala S.A.

• Disponible en Internet en: http://industria-petrolera.la-comunidadpetrolera.com/2009-/01/inyeccin-de-agua.html

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