Sistema de producción de pozos: VLP y IPR

Tabla de contenido:

1. Introducción
2. Componentes del sistema de producción 2.1. Formación de producción 2.2. Tubería 2.3. Estrangulador 2.4. Línea de flujo de superficie 2.5. Separador
3. Relaciones de presión y caudal
4. Pérdidas de presión en la formación 4.1. Regímenes de flujo vertical 4.2. Correlaciones para predecir pérdidas de presión en la tubería
5. Incorporando la pérdida de presión en el diagrama del IPR
6. Pérdidas de presión en la tubería
7. Efecto del estrangulador en la presión
8. Pérdidas de presión en la línea de flujo de superficie
9. Presión requerida para operar el separador
10. Resumen de las pérdidas de presión del sistema
11. Cambios para aumentar el caudal
12. Curva de rendimiento del flujo entrante (IPR)
13. Disminución de la presión del yacimiento y su efecto en la producción
14. Conclusión

📈 Relaciones de presión y caudal en un sistema de producción de petróleo

La producción de petróleo es un proceso complejo y requiere el uso de diversos componentes para garantizar que los fluidos fluyan desde la formación hasta la superficie de manera eficiente. En este artículo, exploraremos las relaciones de presión y caudal en un sistema de producción de petróleo y cómo afectan la capacidad de producción de un pozo.

1. Introducción

Cuando se produce petróleo, es fundamental comprender cómo interactúan los componentes del sistema de producción: la formación de producción, la tubería, el estrangulador, la línea de flujo de superficie y el separador. Estos elementos están interrelacionados y afectan tanto la presión como el caudal de los fluidos.

2. Componentes del sistema de producción

2.1. Formación de producción

La formación de producción es la fuente de los fluidos de petróleo. Durante la producción, es importante tener en cuenta que los fluidos no pueden ser producidos en la superficie a una tasa más alta de la que fluyen o se elevan por la tubería. Los fluidos fluyen desde áreas de alta presión a áreas de baja presión.

2.2. Tubería

La tubería es el conducto que transporta los fluidos desde la formación hasta la superficie. Durante el flujo vertical, pueden estar presentes diferentes regímenes de flujo debido a la complejidad de este proceso. Se han desarrollado correlaciones que permiten predecir las pérdidas de presión en la tubería para una amplia variedad de condiciones de flujo vertical.

2.3. Estrangulador

El estrangulador es un componente crucial en el sistema de producción. Se selecciona para mantener una velocidad de flujo crítica. Cuando se produce un flujo crítico, la presión aguas arriba es aproximadamente el doble de la presión aguas abajo, lo que implica una reducción de la presión a medida que fluye a través del estrangulador.

2.4. Línea de flujo de superficie

Una vez que los fluidos de pozo alcanzan la superficie, deben pasar a través de la línea de flujo de superficie y las instalaciones superficiales antes de llegar al punto de venta. La línea de flujo de superficie también causa pérdidas de presión en el sistema y, por lo tanto, debemos agregar una cuarta curva a nuestro diagrama.

2.5. Separador

El separador es otro componente importante en el sistema de producción. Está diseñado para separar los hidrocarburos y los gases asociados del flujo de producción. También se requiere una cierta presión mínima para operar correctamente el separador.

3. Relaciones de presión y caudal

A través del diagrama de la curva RGP (Relación de la Gota de Presión) podemos visualizar gráficamente cómo se relacionan la presión y el caudal en nuestro sistema de producción. Esta curva se basa en la curva de rendimiento del flujo entrante (IPR) y nos permite estimar las pérdidas de presión en la tubería en diferentes caudales.

4. Pérdidas de presión en la formación

Durante la producción, se producen pérdidas de presión tanto en la formación como en la tubería. En la formación, la presión disminuye a medida que los fluidos se extraen. Esto se debe a la resistencia que encuentran los fluidos al fluir a través de los poros y fracturas de la roca. Estas pérdidas de presión se pueden estimar utilizando correlaciones específicas.

4.1. Regímenes de flujo vertical

El flujo vertical en la tubería puede presentar diferentes regímenes de flujo debido a la complejidad de este proceso. Estos regímenes de flujo se pueden describir mediante correlaciones específicas, que nos permiten predecir las pérdidas de presión en la tubería para diferentes condiciones de flujo.

4.2. Correlaciones para predecir pérdidas de presión en la tubería

Con el fin de estimar las pérdidas de presión en la tubería a diferentes caudales, se han desarrollado correlaciones específicas. Estas correlaciones están publicadas en forma de conjuntos de curvas y nos permiten estimar la caída de presión en la tubería desde el fondo del pozo hasta la superficie.

5. Incorporando la pérdida de presión en el diagrama del IPR

El diagrama del IPR (Inflow Performance Relationship) es una herramienta útil para describir el rendimiento de flujo entrante de un pozo petrolero. Podemos incorporar la pérdida de presión en la tubería en este diagrama utilizando correlaciones adecuadas para estimar las pérdidas de presión en la tubería en diferentes caudales. Esto nos permite obtener la presión de tubería fluyente en diferentes caudales.

6. Pérdidas de presión en la tubería

La tubería también causa pérdidas de presión en el sistema de producción. Estas pérdidas de presión se deben a la resistencia al flujo que experimenta el fluido a medida que viaja desde el fondo del pozo hasta la superficie. Se pueden estimar utilizando correlaciones específicas para diferentes condiciones de flujo.

7. Efecto del estrangulador en la presión

El estrangulador es un componente clave en el sistema de producción. Su función es controlar el caudal de los fluidos y mantener una velocidad de flujo crítica. Cuando ocurre un flujo crítico, la presión aguas arriba es aproximadamente el doble de la presión aguas abajo. Podemos representar este efecto en nuestra curva de producción agregando una curva igual a la mitad de la presión de tubería fluyente en cada caudal.

8. Pérdidas de presión en la línea de flujo de superficie

La línea de flujo de superficie también causa pérdidas de presión en el sistema de producción. Estas pérdidas de presión se deben a la resistencia al flujo que experimenta el fluido a medida que viaja desde el estrangulador hasta el separador. Se pueden estimar utilizando correlaciones específicas para las condiciones de flujo en la línea de flujo de superficie.

9. Presión requerida para operar el separador

El separador es un componente esencial en el sistema de producción. Para operar correctamente, se requiere una cierta presión mínima. Podemos representar esta presión en nuestra curva de producción agregando una línea que muestra la presión mínima requerida para operar el separador.

10. Resumen de las pérdidas de presión del sistema

En resumen, el sistema de producción de petróleo experimenta pérdidas de presión en varios componentes, incluyendo la formación de producción, la tubería, el estrangulador, la línea de flujo de superficie y el separador. Estas pérdidas de presión se suman y afectan la presión disponible en el separador para un caudal dado.

11. Cambios para aumentar el caudal

Si deseamos aumentar el caudal de producción, se deben realizar cambios en el sistema de producción para reducir algunas o todas estas pérdidas de presión. Esto puede incluir modificaciones en la tubería, el estrangulador o la línea de flujo de superficie.

12. Curva de rendimiento del flujo entrante (IPR)

La curva de rendimiento del flujo entrante (IPR) es una descripción única del potencial de producción de un pozo de petróleo. Muestra la relación entre la presión de fondo de pozo fluyente y el caudal de producción para una presión promedio del yacimiento dada. A medida que la presión del yacimiento disminuye, la IPR se reducirá hacia el origen, lo que indica una disminución en la capacidad del pozo para producir.

13. Disminución de la presión del yacimiento y su efecto en la producción

Debido a que la presión del yacimiento disminuye a medida que se producen más fluidos, la IPR también disminuirá con el tiempo. Esto significa que la capacidad de producción del pozo disminuirá con la disminución de la presión del yacimiento. Si se mantiene constante el caudal de producción, la presión de fondo de pozo fluyente debe disminuir continuamente para mantener el caudal. Sin embargo, llegará un punto en el que no se puede reducir más la presión y el caudal tendrá que disminuir.

14. Conclusión

En conclusión, comprender las relaciones de presión y caudal en un sistema de producción de petróleo es crucial para garantizar una producción eficiente y rentable. Los componentes del sistema, como la formación de producción, la tubería, el estrangulador, la línea de flujo de superficie y el separador, interactúan entre sí y afectan la presión y el caudal de los fluidos. Mediante el uso de correlaciones y curvas de rendimiento, podemos predecir y controlar las pérdidas de presión en el sistema. Esto nos permite optimizar la producción y maximizar el rendimiento del pozo.