Pruebas de Presión
Una prueba
de presión es una herramienta estándar para la caracterización del
sistema
pozo-yacimiento,
ya que los cambios en la producción ocasionan disturbios de presión en el pozo
y en su área de drenaje. Esta respuesta de presión depende de las
características propias de cada yacimiento.
Las propiedades del yacimiento son determinadas por las pruebas de pozos, usando mediciones de dos variables, tasa de producción y presión del mismo.
Se introduce un disturbio o perturbación en el yacimiento, cambiando una de las dos variables (generalmente la tasa de flujo) y se registran sus efectos sobre la otra variable (presión).
La forma característica del comportamiento de la presión en función del tiempo refleja las propiedades del yacimiento.
Las pruebas de presiones sirven para:
Obtener características y/o propiedades del yacimiento, como lo son:
- Presión estática del yacimiento.
- Permeabilidad.
Estimar parámetros adicionales de flujo, tales como:
- Comunicación entre pozos.
- Límites del yacimiento (fallas, fracturas).
- Daño de formación.
Durante la vida productiva del yacimiento es necesario el control de su comportamiento y la evaluación de las condiciones de los pozos productores.
La caracterización del yacimiento es indispensable para la predicción de su comportamiento de producción.
Las pruebas hechas en pozos deben ser diseñadas, realizadas, validadas y evaluadas de acuerdo con la información que se desee obtener y tomando en consideración las limitaciones prácticas existentes.
La prueba de presión representa un análisis de flujo de fluidos que se utiliza para determinar, de forma indirecta, algunas características del yacimiento.
Consisten en generar una perturbación en el yacimiento, medir las respuestas y analizar los datos que constituyen el período de flujo transitorio.
Constituyen la única manera de obtener información sobre el comportamiento dinámico del yacimiento.
Las propiedades del yacimiento son determinadas por las pruebas de pozos, usando mediciones de dos variables, tasa de producción y presión del mismo.
Se introduce un disturbio o perturbación en el yacimiento, cambiando una de las dos variables (generalmente la tasa de flujo) y se registran sus efectos sobre la otra variable (presión).
La forma característica del comportamiento de la presión en función del tiempo refleja las propiedades del yacimiento.
Las pruebas de presiones sirven para:
Obtener características y/o propiedades del yacimiento, como lo son:
- Presión estática del yacimiento.
- Permeabilidad.
Estimar parámetros adicionales de flujo, tales como:
- Comunicación entre pozos.
- Límites del yacimiento (fallas, fracturas).
- Daño de formación.
Durante la vida productiva del yacimiento es necesario el control de su comportamiento y la evaluación de las condiciones de los pozos productores.
La caracterización del yacimiento es indispensable para la predicción de su comportamiento de producción.
Las pruebas hechas en pozos deben ser diseñadas, realizadas, validadas y evaluadas de acuerdo con la información que se desee obtener y tomando en consideración las limitaciones prácticas existentes.
La prueba de presión representa un análisis de flujo de fluidos que se utiliza para determinar, de forma indirecta, algunas características del yacimiento.
Consisten en generar una perturbación en el yacimiento, medir las respuestas y analizar los datos que constituyen el período de flujo transitorio.
Constituyen la única manera de obtener información sobre el comportamiento dinámico del yacimiento.
La respuesta del yacimiento esta
determinada por parámetros tales como: la permeabilidad, factor de daño,
coeficiente de acumulación en el pozo, distancia a los bordes, entre otros.
Basados en el entendimiento de la física de yacimientos, se desarrollo un modelo matemático que relaciona los parámetros de yacimiento con la respuesta del pozo. En consecuencia, cuando cotejamos la respuesta del modelo a la respuesta medida del yacimiento podemos inferir que los parámetros del modelo son iguales a los parámetros del yacimiento.
Una prueba de presión es la única manera de obtener información sobre el comportamiento dinámico del yacimiento.
Planificación:
Basados en el entendimiento de la física de yacimientos, se desarrollo un modelo matemático que relaciona los parámetros de yacimiento con la respuesta del pozo. En consecuencia, cuando cotejamos la respuesta del modelo a la respuesta medida del yacimiento podemos inferir que los parámetros del modelo son iguales a los parámetros del yacimiento.
Una prueba de presión es la única manera de obtener información sobre el comportamiento dinámico del yacimiento.
Planificación:
para planificar una prueba de
presión debemos tomar en consideración una serie de parámetros que nos permitirán
obtener los resultados esperados.
· Características:
- Consideraciones operacionales
- Cálculos requeridos para el diseño
- Ejemplo de diseño de una prueba de restauración de presión
· Consideraciones:
- Estimar el tiempo de duración de la prueba
- Estimar la respuesta de presión esperada.
- Contar con un buen equipo debidamente calibrado para medir presiones.
- Tener claras las condiciones del pozo.
· Se deben determinar las condiciones operacionales las cuales dependen de:
- Tipo de pozo (productor o inyector).
- Estado del pozo (activo o cerrado).
- Tipo de prueba (pozo sencillo o pozos múltiples).
- Declinación, restauración, tasas múltiples.
- Presencia o no de un sistema de levantamiento (requerimientos de completación)
Utilidad de una Prueba de Presión
Una prueba de presión es utilizada para determinar propiedades y características del yacimiento como lo son la permeabilidad y presión estática del yacimiento. También es útil para Predecir parámetros de flujo como: Límites del yacimiento, daño de formación y Comunicación entre pozos.
· Características:
- Consideraciones operacionales
- Cálculos requeridos para el diseño
- Ejemplo de diseño de una prueba de restauración de presión
· Consideraciones:
- Estimar el tiempo de duración de la prueba
- Estimar la respuesta de presión esperada.
- Contar con un buen equipo debidamente calibrado para medir presiones.
- Tener claras las condiciones del pozo.
· Se deben determinar las condiciones operacionales las cuales dependen de:
- Tipo de pozo (productor o inyector).
- Estado del pozo (activo o cerrado).
- Tipo de prueba (pozo sencillo o pozos múltiples).
- Declinación, restauración, tasas múltiples.
- Presencia o no de un sistema de levantamiento (requerimientos de completación)
Utilidad de una Prueba de Presión
Una prueba de presión es utilizada para determinar propiedades y características del yacimiento como lo son la permeabilidad y presión estática del yacimiento. También es útil para Predecir parámetros de flujo como: Límites del yacimiento, daño de formación y Comunicación entre pozos.
Funciones de
una prueba de presión
1) Obtener propiedades y características del yacimiento como: permeabilidad y presión estática del yacimiento.
2) Predecir parámetros de flujo como:
Límites del yacimiento.
Daño de formación.
Comunicación entre pozos.
Finalidad de una prueba de presión
Consiste en un análisis de flujo de fluidos que se utiliza para determinar algunas características del yacimiento de manera indirecta.
Se causa una perturbación en el yacimiento, se miden las respuestas y se analizan los datos que constituyen el período de flujo transitorio.
Una prueba de presión es la única manera de obtener información sobre el comportamiento dinámico del yacimiento.
Diseño de
pruebas de presión
Es posible realizar
pruebas de presión sin diseño previo, sin embargo no es recomendable a menos
que se hayan realizado pruebas anteriores a través de las cuales se pueda
inferir el comportamiento del yacimiento.
Entre los cálculos requeridos para la prueba están: Las respuestas de presión esperadas utilizando las propiedades de la formación, conocidas a través de pruebas de laboratorio o registros eléctricos y Factores fundamentales como: final de los efectos de almacenamiento, final de la línea recta semilogarítmica, pendiente de la recta, entre otros.
Entre los cálculos requeridos para la prueba están: Las respuestas de presión esperadas utilizando las propiedades de la formación, conocidas a través de pruebas de laboratorio o registros eléctricos y Factores fundamentales como: final de los efectos de almacenamiento, final de la línea recta semilogarítmica, pendiente de la recta, entre otros.
Tipos
de prueba de presiones:
- Pruebas de restauración de presión “Build up tests”.
- Pruebas de arrastre “Drawdown tests”.
- Pruebas a tasa de flujo múltiple.
- Pruebas de disipación de presión en pozos inyectores “Fall off test”.
- Pruebas de interferencia.
- Pruebas de pulso.
- Pruebas de producción DST (Drill Stem Test).
Nota:
Cuando cambia la tasa de flujo y la respuesta de presión se mide en el mismo pozo se llama prueba de pozo simple o sencilla.
Cuando la tasa de flujo se cambia en un pozo y la respuesta de presión se mide en otro, la prueba se llama prueba de pozo múltiple.
Las pruebas de pozos múltiples se utilizan para determinar la comunicación entre pozos de un yacimiento.
- Pruebas de restauración de presión “Build up tests”.
- Pruebas de arrastre “Drawdown tests”.
- Pruebas a tasa de flujo múltiple.
- Pruebas de disipación de presión en pozos inyectores “Fall off test”.
- Pruebas de interferencia.
- Pruebas de pulso.
- Pruebas de producción DST (Drill Stem Test).
Nota:
Cuando cambia la tasa de flujo y la respuesta de presión se mide en el mismo pozo se llama prueba de pozo simple o sencilla.
Cuando la tasa de flujo se cambia en un pozo y la respuesta de presión se mide en otro, la prueba se llama prueba de pozo múltiple.
Las pruebas de pozos múltiples se utilizan para determinar la comunicación entre pozos de un yacimiento.
TIPOS DE PRUEBAS DE PRESION
Prueba de Restauración de Presión (Buildup test):
La prueba de restauración de presión es una prueba utilizada para determinar la presión en el estado transitorio. Básicamente, la prueba es realizada por un pozo productor a tasa constante por cierto tiempo, cerrando el pozo (usualmente en la superficie) permitiendo que la presión se restaure en el pozo, y recordando que la presión (usualmente hoyo a bajo) en el pozo es una función del tiempo. A partir de esta data, es frecuentemente posible estimar la permeabilidad de la formación y la presión del área de drenaje actual, y caracterizar el daño o estimulación y las heterogeneidades del yacimiento o los límites.
Al cerrar el pozo, la presión
comienza a subir partiendo de la Pwf (presión de fondo fluyente) hasta
que luego de un tiempo considerado de cierre Δt, la presión registrada de fondo
alcanza el valor estático Pe (presión Estática).
El registro de presión de fondo, representa una presión estática en proceso de restauración (PΔt), la cual no necesariamente alcanza el valor estático de Pe.
PΔt ≤ Pe
Dependerá del tiempo de cierre del pozo y del tiempo de producción. A medida que el tiempo de cierre se incrementa PΔt se aproximará a Pe.
El registro de presión de fondo, representa una presión estática en proceso de restauración (PΔt), la cual no necesariamente alcanza el valor estático de Pe.
PΔt ≤ Pe
Dependerá del tiempo de cierre del pozo y del tiempo de producción. A medida que el tiempo de cierre se incrementa PΔt se aproximará a Pe.
Ecuación de Buildup test:
En
unidades de Campo, la ecuación se convierte en:
El
valor de la pendiente m es igual al coeficiente del termino del logaritmo de la
ecuación 2
La extrapolación de la línea recta
al tiempo de cierre infinito, [(t+Δt)/Δt]=1 , da la presión llamada p*.
a) Esta cantidad es la presión que sería obtenida a un tiempo de cierre infinito.
b) En el caso de un pozo en un yacimiento infinito, p* es la presión inicial.
c) En realidad, p* es menor a la presión inicial de un yacimiento debido al agotamiento de energía del yacimiento por producción de fluidos.
d) P* es ligeramente mayor que la presión promedio en el área de drenaje del pozo.
a) Esta cantidad es la presión que sería obtenida a un tiempo de cierre infinito.
b) En el caso de un pozo en un yacimiento infinito, p* es la presión inicial.
c) En realidad, p* es menor a la presión inicial de un yacimiento debido al agotamiento de energía del yacimiento por producción de fluidos.
d) P* es ligeramente mayor que la presión promedio en el área de drenaje del pozo.
Factor de daño
Prueba de agotamiento (drawdown): La prueba de agotamiento es
realizada por un pozo productor, comenzando idealmente con una presión uniforme
en el yacimiento. La tasa y la presión son registradas como funciones del
tiempo. Los objetivos de la prueba de agotamiento usualmente incluyen la estimación
de la permeabilidad, factor de daño (skin), y en algunas ocasiones el volumen
del yacimiento. Estas pruebas son particularmente aplicables para:
·
Pozos nuevos.
· Pozos que han sido cerrados el tiempo suficientemente para permitir que la presión se estabilice.
· Pozos en los que la pérdida de ingresos incurridos en una prueba de restauración de presión sería difícil de aceptar.
· Pozos que han sido cerrados el tiempo suficientemente para permitir que la presión se estabilice.
· Pozos en los que la pérdida de ingresos incurridos en una prueba de restauración de presión sería difícil de aceptar.
.
Pruebas de disipación de presión en
pozos inyectores (Fall off test):
Se realizan cerrando el pozo inyector y haciendo un seguimiento a la presión en el fondo del pozo en función del tiempo. La teoría supone una tasa de inyección constante antes de cerrar al pozo.
Se realizan cerrando el pozo inyector y haciendo un seguimiento a la presión en el fondo del pozo en función del tiempo. La teoría supone una tasa de inyección constante antes de cerrar al pozo.
•
Con esta prueba es posible determinar : Las condiciones del yacimiento en las
adyacencias del pozo inyector, Permite dar un seguimiento de las operaciones de
inyección de agua y recuperación mejorada, estimar la presión promedio del
yacimiento, medir la presión de ruptura del yacimiento, determinar fracturas,
determinar si existe daño en la formación, causado por taponamiento,
hinchamiento de arcillas, precipitados, entre otras, determinar la
permeabilidad efectiva del yacimiento al fluido inyectado, utilizada para
pronósticos de inyección
.
Para determinar la ecuación de difusividad para flujo
radial se puede transformar la ecuación de difusividad para flujo lineal en:
.
Luego
se cambia las coordenadas cartesianas a radiales cilíndricas, la ecuación de
difusividad para flujo radial se transforma en:
.
Soluciones
para la ecuación de difusividad.
Aplicando la condicion de frotera r=re, dP/dr=0 porque
el sistema es cerrado:
.
Ecuación de la Difusividad ( Sistema Lineal)
Pruebas de Interferencia
(Interference testing):
Las pruebas de interferencia tienen
dos grande objetivos. Ellas son usadas para (1) determinar si dos o más pozos
están comunicados mediante la presión y (2) cuando la comunicación existe,
proveer una estimación de la permeabilidad y el producto porosidad/compresibilidad,
en las inmediaciones de los pozos probados. Las pruebas de interferencia son
realizadas por al menos un pozo en producción o inyector (pozo activo) y por la
observación de la presión en respuesta en al menos otro pozo cualquiera (pozo
de observación).
Comprobar la interferencia
horizontal permite demostrar la continuidad de los estratos permeables y
analizar la existencia de comunicación vertical en arenas estratificadas.
En este caso, la finalidad del análisis es medir la presión a una distancia “r” del pozo; siendo “r” la distancia entre el pozo observador y el pozo activo.
Pruebas de Pulso:
Constituyen un tipo especial de prueba de interferencia, en la cual el pozo activo es pulsado alternadamente con ciclos de producción y cierre. En el mismo se determina la respuesta de presión en el pozo de observación.
Se caracteriza porque son pruebas de corta duración y los tiempos de flujo deben ser iguales a los tiempos de cierre.
En este caso, la finalidad del análisis es medir la presión a una distancia “r” del pozo; siendo “r” la distancia entre el pozo observador y el pozo activo.
Pruebas de Pulso:
Constituyen un tipo especial de prueba de interferencia, en la cual el pozo activo es pulsado alternadamente con ciclos de producción y cierre. En el mismo se determina la respuesta de presión en el pozo de observación.
Se caracteriza porque son pruebas de corta duración y los tiempos de flujo deben ser iguales a los tiempos de cierre.
Pruebas de producción DST (Drill Stem Test):
Un DST provee un medio para la estimación de la formación y las propiedades de los fluidos antes de la completación del pozo. Básicamente, la DST es una completación temporal de un pozo. La herramienta del DST es un arreglo de paquetes y válvulas localizados al final de la tubería de perforación. Este arreglo puede ser usado para aislar una zona de interés y dejar que produzca dentro de la tubería. Una muestra de fluido es obtenida en la prueba, de este modo, la prueba nos puede decir los tipos de fluidos que el pozo producirá si es completado en la formación probada.
Con las válvulas de superficie en el dispositivo del DST, es posible tener una secuencia de los periodos de flujo seguidos por los periodos de cierre. Un medidor de presión en el dispositivo DST puede medir presiones durante los periodos de flujo y de cierre. Las presiones medidas durante los periodos de cierre pueden ser particularmente importantes para la estimación de las características de la formación así como el producto permeabilidad/espesor y factor de daño. Esta data también puede usarse para determinar la posible presión de agotamiento durante la prueba.
Un DST provee un medio para la estimación de la formación y las propiedades de los fluidos antes de la completación del pozo. Básicamente, la DST es una completación temporal de un pozo. La herramienta del DST es un arreglo de paquetes y válvulas localizados al final de la tubería de perforación. Este arreglo puede ser usado para aislar una zona de interés y dejar que produzca dentro de la tubería. Una muestra de fluido es obtenida en la prueba, de este modo, la prueba nos puede decir los tipos de fluidos que el pozo producirá si es completado en la formación probada.
Con las válvulas de superficie en el dispositivo del DST, es posible tener una secuencia de los periodos de flujo seguidos por los periodos de cierre. Un medidor de presión en el dispositivo DST puede medir presiones durante los periodos de flujo y de cierre. Las presiones medidas durante los periodos de cierre pueden ser particularmente importantes para la estimación de las características de la formación así como el producto permeabilidad/espesor y factor de daño. Esta data también puede usarse para determinar la posible presión de agotamiento durante la prueba.
Los pozos exploratorios son
frecuentemente candidatos para pruebas de agotamiento extensas, con un objetivo
común de determinar el volumen mínimo o total que será drenado por el pozo.
Se realizan a tasa de flujo variable, determinando la presión por períodos estabilizados de flujo.
Prueba a tasas de Usos Múltiples
Se realizan a tasa de flujo variable, determinando la presión por períodos estabilizados de flujo. A través de esta prueba se puede determinar el índice de productividad del pozo y también se puede utilizar para hacer un análisis nodal del mismo.
Se realizan a tasa de flujo variable, determinando la presión por períodos estabilizados de flujo.
Prueba a tasas de Usos Múltiples
Se realizan a tasa de flujo variable, determinando la presión por períodos estabilizados de flujo. A través de esta prueba se puede determinar el índice de productividad del pozo y también se puede utilizar para hacer un análisis nodal del mismo.
Ecuación de Difusividad y
Soluciones:
Para la mayoría de los fluidos
hidrocarburos, el esfuerzo de corte y la tasa de corte pueden describirse
mediante la ley de fricción de Newton la cual combinada con la ecuación de
movimiento resulta en la bien conocida ecuación de Navier-Stokes. La solución
de dicha ecuación para las condiciones de frontera apropiadas da lugar a la
distribución de velocidad del problema dado. Sin embargo, la geometría de los
poros, no permite la formulación adecuada de las condiciones de frontera a
través del medio poroso. Luego, una aproximación diferente se debe tomar. Darcy
descubrió una relación simple entre el gradiente de presión y el vector
velocidad para una sola fase.
La ecuación de difusividad es unión de varias ecuaciones que describen los procesos físicos del movimiento del fluido dentro del reservorio.
Combina la ecuación de continuidad (que es el principio de la conservación de la masa, de la cual se obtiene la ecuación de balance de materiales), la ecuación de flujo (ecuación de Darcy) y la ecuación de estado (compresibilidad).
Limitaciones de la ecuación de difusividad
a) Medio poroso isotrópico, horizontal, homogéneo, permeabilidad y porosidad constantes.
b) Un solo fluido satura el medio poroso.
c) Viscosidad constante, fluido incompresible o ligeramente compresible.
d) El pozo penetra completamente la formación. Fuerzas gravitacional despreciables.
La ecuación de difusividad es unión de varias ecuaciones que describen los procesos físicos del movimiento del fluido dentro del reservorio.
Combina la ecuación de continuidad (que es el principio de la conservación de la masa, de la cual se obtiene la ecuación de balance de materiales), la ecuación de flujo (ecuación de Darcy) y la ecuación de estado (compresibilidad).
Limitaciones de la ecuación de difusividad
a) Medio poroso isotrópico, horizontal, homogéneo, permeabilidad y porosidad constantes.
b) Un solo fluido satura el medio poroso.
c) Viscosidad constante, fluido incompresible o ligeramente compresible.
d) El pozo penetra completamente la formación. Fuerzas gravitacional despreciables.
e) La densidad del fluido es
gobernada por la siguiente ecuación:
En esta ecuación se toma en cuenta que la presión del fluido siempre es mayor que la del punto de burbujeo.
Aplicando la Ley de Darcy y considerando el flujo horizontal lineal que resulta de la expansión de un fluido que se encuentra inicialmente a una presión po.
