PRUEBAS DE DECLINACIÓN DE PRESIÓN000

INTRODUCCION Las pruebas de declinación de presión nos proveen información acerca de la permeabilidad, factor de daño, el volumen del yacimiento en comunicación, la misma posee ventajas

entre ellas la reducción de

costos debido a que se realizan con el pozo en producción y su mayor desventaja es la dificultad para mantener una tasa constante. Por lo cual si la tasa constante no se puede lograr entonces se recomienda el uso de Pruebas Multitasa. Las pruebas de pozo son una función técnica clave en la industria petrolera y del gas. A menudo se usa una prueba de pozo como la tecnología principal para monitorear el desempeño de tales inversiones o para diagnosticar comportamientos no esperados de pozo o reservorio. Los resultados del análisis de la data de pruebas de pozo son usados para tomar decisiones de inversiones. Al igual que en yacimientos de petróleo, en pozos de gas se llevan a cabo pruebas de declinación y restauración de presión, las cuales son muy importantes para determinar el comportamiento del yacimiento durante su vida productiva.

PRUEBAS DE DECLINACION DE PRESION Una prueba de declinación de presión consiste, en tomar medidas de presión de fondo fluyendo (Pwf) en función del tiempo (t), en un pozo produciendo a una tasa de flujo constante (q). Esta prueba se realiza comenzando con una presión uniforme en el yacimiento. Estas pruebas se efectúan con el fin de obtener: •

Permeabilidad promedia en el área de drene del pozo

•

Volumen poroso del yacimiento

•

Determinar heterogeneidades (en el área de drene)

Lo que directamente se obtiene es: •

Transmisibilidad

•

Volumen poroso por compresibilidad total

COMO SE HACE UNA PRUEBA DE DECLINACION DE PRESION: 1. Se cierra el pozo por un periodo de tiempo suficiente para alcanzar la estabilización en todo el yacimiento (sino hay estabilización probablemente se requiera una prueba multitasa). 2. Se baja la herramienta a un nivel inmediatamente encima de las perforaciones (Mínimo la herramienta debe tener dos censores para efectos de control de calidad de los datos). 3. Abrir el pozo para producir a rata constante y registrar continuamente la Pwf.

La duración de una prueba de declinación puede ser unas pocas horas o varios días, dependiendo de los objetivos de la prueba y las características de la formación. Pruebas de declinación extensas o pruebas límite (reservoir limit tests, RLT) se corren para delimitar el yacimiento o estimar el volumen de drene del pozo. Otros objetivos son: Hallar k, s, WBS, φ, forma del yacimiento y tamaño del yacimiento. Idealmente, el pozo se cierra hasta que alcance la presión estática del yacimiento antes de la prueba. Este requisito se consigue en yacimientos nuevos, pero a menudo es difícil o impráctico de lograr en yacimientos viejos o desarrollados. Este tipo de pruebas se analizan mediante pruebas multitasa. El Análisis de una prueba de declinación de presión esta basada en la solución de la evaluación de difusividad, para condiciones de flujo transitorio en un yacimiento infinito produciendo a una tasa de flujo constante. La conducta de presión de un pozo en un yacimiento infinito, produciendo a una sola tasa constante, esta dada por la siguiente ecuación:

(1) Esta ecuación es obtenida sumándole la caída de presión debido al daño, a la caída de presión dada por la solución ideal

(2)

Esta expresión es valida para describir la conducta de presión de un pozo situado en un yacimiento limitado durante el periodo de flujo transitorio antes de que se sientan los efectos de los límites del yacimiento. La ecuación (1) puede ser simplificada utilizando la aproximación logarítmica:

(3a)

(3b) ANALISIS DE PRUEBAS DE DECLINACION DE PRESION-PERIODO TRANSITORIO. Al examinar las ecuaciones (3a) y (3b) se observa una relación lineal:

Esto se muestra en la figura (1).

Fig.1.Análisis grafico de una prueba de declinación de presión para el periodo transitorio.

El valor del producto k puede ser obtenido de la expresión:

(4) Donde m es de la pendiente de la curva presión-tiempo, cuando se grafica en papel semilog y viene dada en lpc/ciclo. El factor de daño puede ser determinado, una vez q la pendiente de la curva de declinación ha sido obtenida. Con el valor de la presión sobre la línea recta en el grafico para un valor de tiempo de flujo de 1 hora. La ecuación para el factor de daño es obtenida reagrupando la ecuación

(5) La presión a 1 hora (Pi) esta indicada en la Fig.1. De la mencionada figura 1 se puede observar, también un corto periodo de tiempo de no linealidad inmediatamente después que la prueba comienza. Este periodo es por lo general de corta duración y es el resultado de las condiciones de flujo inestable en la tubería, y es conocido como periodo inestable en la tubería, y es conocido como periodo de duración de efectos de llene o almacenamiento. El final del periodo de flujo transitorio es el comienzo del periodo postransitorio, el cual es fácilmente reconocido en la curva de presión vs. Log t. por una caída de presión de una sección recta de la curva.

ANALISIS DE PRUEBAS DE DECLINACION DE PRESION BAJO CONDICIONES DE FLUJO POSTRANSITORIO. La ecuación para describir el comportamiento de presión viene dada por:

(6) Donde:

Bajo condiciones de producción

a tasa constante, la presión

promedio en el yacimiento esta dada por:

(7) Si

se

combinan

las

ecuaciones

6

y

7:

se

obtiene:

(8) Donde:

(9) El parámetro

es una constante al suponer que el cambio en

con el tiempo es pequeño durante el periodo de flujo de interés. Físicamente,

es simplemente Pwf durante el flujo semicontinuo.

Al

alcanzar

el

periodo

postransitorio,

todos

los

términos

exceptuando el primero de la sumatoria de la ecuación (8), se hacen

pequeños:

(10)

Para un reD>100 se tiene:

Luego la ecuación (10) tomara la forma:

La cual en unidades practicas queda:

(11)

(12)

Fig.2. grafico de Log (Pwf-p) en función de t será una línea recta con pendiente

Este método supone que el valor de

es conocido. Por lo

general se recurre a un procedimiento de tanteo el cual dará la mejor recta de Log (Pwf-P) & t para el valor de 1. Se supone un valor de

correcto:

algo menor que el ultimo valor de Pwf

del periodo postransitorio y se calcula (Pwf-P) para cada valor de t. 2. Se hace un grafico de log(Pwf-P)& t del paso anterior. El valor correcto de P, ajustara una línea recta, de la cual se determinan B y b. 3. Si el valor de P supuesto no es el correcto, se supone un nuevo valor de •

.

Si la curva obtenida es cóncava hacia el origen, el valor de fue muy alto y se debe suponer un valor menor que este.

•

Si la curva obtenida es convexa hacia el origen, el valor supuesto de

es muy bajo y se debe suponer un valor

mayor que este. El valor de K h es determinado del valor de b

(13) Combinando esta ultima ecuación con la de la pendiente

(14) Se obtiene una ecuación para determinar el área de drenaje del pozo.

El volumen poroso del área de drenaje del pozo

(15)

Las pruebas de flujo son realizadas después que el pozo ha sido cerrado y la presión ha alcanzado un valor estabilizado. Si se supone que este valor es la presión promedio prueba, luego el valor

y se desprecia su cambio durante la

es conocido, y S puede calcularse:

(16)

(17) Del análisis del periodo postransitorio se puede determinar K h, S y el volumen de drenaje. El análisis se ha planteado suponiendo que el yacimiento esta limitado cilíndricamente cualquier desviación de esta forma calculada afectara los resultados. Si los valores de K h y S calculados por los métodos del periodo transitorio y postransitorio concuerdan favorablemente. Se puede confiar en el valor obtenido para el volumen poroso. ANALISIS DE DECLINACION DE PRESION BAJO CONDICIONES DE FLUJO SEMICONTINUO. Si la prueba de flujo es prolongada por un periodo de tiempo suficiente, por ejemplo para yacimientos cilíndricos

, se alcanza

el estado semicontinuo y el comportamiento de presión esta dado por: Para:

(18)

(19)

(20)

El valor de

es para yacimientos cilíndricos. Para otras formas

de área de drenaje, el tiempo al cual comienza el flujo semicontinuo varia. Las curvas de mattews, brons y hazebrock, permiten obtener el valor de . Después que se alcanza el periodo semicontinuo, el efecto de la forma del yacimiento es alterar el valor de la constante ¾ en la ecuación (20).el producto K h se puede calcular de la ecuación (20) si se conoce S y re. De los datos de flujo semicontinuo se puede calcular el volumen de drenaje que esta contribuyendo a la producción del pozo. De la ecuación (19) se observa que un grafico de Pwf & t, es una línea recta de pendiente=

(21) Se puede calcula el volumen poroso de drenaje del pozo

(22)

ANALISIS DE PRUEBAS DE TASA DE FLUJO MULTIPLE. Los métodos de análisis de pruebas de

pozos, discutidos

anteriormente, se basan en la suposición básica de tasa de producción constante. En algunos casos, la tasa varia con el tiempo. En otros casos se requiere que la prueba de flujo sea realizada a una serie de tasas diferentes, (las pruebas para pozos de gas caen en esta categoría). Los métodos empleados para estas pruebas son particularmente útiles en el caso de un pozo fluyendo, el cual produce una tasa constante donde no es operacional o económicamente factible el cierre del pozo para una prueba de restauración de presión o para permitir que la presión se iguale a la presión inicial en una prueba de declinación de presión. En estas pruebas, los datos de presión durante el periodo transitorio pueden ser obtenidos midiendo la respuesta de presión causada por el cambio de la tasa de flujo. Del análisis de estos datos se pueden estimar: K, H, el factor de daño (S) y la presión del yacimiento. Los métodos para pruebas de tasas múltiples son aplicables tanto a pozos productores de gas como a pozos productores de petróleo. Para desarrollar las ecuaciones generales, se divide la prueba de declinación de presión en intervalos, durante los cuales la tasa de producción puede considerarse constante. El esquema tasa- tiempo

q-q1

0≤ t ≤ t1

q-q2

t1 ≤ t ≤ t2

q-q3

t2 ≤ t ≤t3

.

. q-qn

.

.

tn-1 ≤ t

Los intervalos pueden ser tan pequeños y numerosos como se desee y así puede aplicarse al caso de cambio continuo de tasas de flujo. La diferencia de presión para un periodo de tiempo t:

(23) Donde:

(24)

Como se ha mencionado, la ecuación de difusividad es una ecuación lineal y como consecuencia de ello, cualquier combinación lineal de soluciones particulares es también una solución de la ecuación de difusividad. Así aplicando el principio de superposición en tiempo y en espacio se han logrado soluciones analíticas a problemas de múltiples tasas-múltiples pozos. Aplicando el “principio de superposición” al problema planteado: Para dos periodos:

(25) Para el tercer periodo

(26) Durante el periodo de tiempo n:

(27) Esta ecuación puede escribirse

(28) ó

(29)

Donde

Esta ecuación puede escribirse en forma mas compacta

(30) De la ecuación (29) se tiene que durante el enésimo periodo de tasa constante para tn-1-t, graficando

Se obtendrá una línea recta, de pendiente

E intercepto

De estos valores se pueden determinar el producto K h y el factor de daño:

(31)

(32)

Fig.3.Análisis grafico de una prueba de tasa múltiple

Fig.4. Grafico de una prueba de tasa múltiple

PRUEBA DE FLUJO DE DOS TASAS. Las prueba de flujo de dos tasas permiten determinar el producto K h, el efecto del daño y la presión promedio en el área de drenaje. Estas se realizan en pozos que han experimentado problemas durante pruebas de restauración de presión (redistribución de fase en la tubería) o cuando el cierre de producción no es posible por razones económicas o técnicas. Los datos de presión requeridos son obtenidos, midiendo la presión antes del cambio en la tasa de flujo y durante un intervalo de tiempo bajo condiciones de flujo transitorio. Este método fue desarrollado por Russell. Este es simplemente un caso especial de pruebas multiflujo. El procedimiento es como sigue:

1. Estabilice el pozo por varios días a una rata constante, q1. 2. Baje la herramienta registradora de presión en el pozo unas 3 ó 4 horas antes del cambio de rata y empiece a registrar presiones. 3. Cambien la rata de flujo usando el choque en cabeza. Después de una corta transición, la rata se estabiliza al nuevo valor, q2. Las 3 regiones en la Fig.5. Representan ciertas características típicas: Región A - Porción de historia de presiones usadas en análisis de pruebas de flujo. Región B - Detección de fronteras e interferencia. Región C - El pozo regresa a una declinación estable de presión

Fig.5.Grafico esquemático de la tasa de producción y de la presión de fondo fluyente para una prueba de flujo de dos tasas (q2/q1). Suponiendo que la tasa de producción q2, es la alcanzada inmediatamente después del cambio de tasa y combinando la ecuación (3a) y el principio de superposición:

(33) Donde: q1 = tasa de flujo q2 = tasa de flujo después del cambio de tasa t = tiempo produciendo antes del cambio de tasa ∆t=tiempo produciendo, medido desde el instante del cambio de tasa.

Se obtendrá una línea recta. De la pendiente m (en lpc) de este grafico el producto K*h puede ser determinado:

(34) El factor de daño esta dado por la ecuación:

(35) Donde Pwf1 es la presión de fondo fluyendo al tiempo del cambio de la tasa P1hr es la presión a una hora después del cambio de tasa en la sección recta del grafico de la prueba de flujo de dos tasas. El valor de P1 (equivalente a P en la teoría de restauración de presión) esta dada por:

(36) La caída de presión a través de la zona dañada:

La interpretación de la teoría esta basada en la solución de la ecuación para flujo radial en un yacimiento infinito con un fluido de compresibilidad pequeña y constante. La figura (6) muestra ejemplo de una prueba de flujo de dos tasas.

Fig.6.Apariencia de la curva de una prueba de flujo de dos tasas y yacimiento homogéneo limitado.

PRUEBAS DE DECLINACION DE PRESION EN YACIMIENTOS DESARROLLADOS – METODO DE SLIDER. La Fig.7. Esquematiza un pozo con la presión de cierre declinando (línea sólida) antes que iniciara la prueba a un tiempo t1. La extrapolación del

primer

comportamiento

(línea

punteada)

representaría

el

comportamiento de presión esperado para el cierre continuado. La producción arranca en t1 y la presión se comporta como lo muestra la línea sólida.

Fig.7. esquematización de declinación de presión en un yacimiento desarrollado En la Fig.7, ΔPwo (t) es la caída de presión con respecto a Pi que es causada por otros pozos en el yacimiento y se mide a un tiempo t = t1 + Δt. Dicha caída de presión se esquematiza en la Fig.7, como la diferencia entre la presión inicial y la línea de declinación extrapolada.

ΔPΔt es la diferencia entre la presión de fondo observada (registrada) y la presión extrapolada. Para analizar correctamente pruebas de este tipo se requiere: •

Extrapole correctamente la presión de cierre.

•

Determine ΔPΔt.

•

Grafique ΔPΔt vs. Δt. Esto debería dar una recta.

Considere un pozo cerrado en un yacimiento desarrollado con otros pozos en operación. Existe una declinación de presión en el pozo cerrado producto de la producción de los otros pozos.

CONCLUSIONES •

Las pruebas de declinación de presión tienen dos ventajas sobre las pruebas de restauración de presión. Primero, la producción continúa durante el periodo de prueba. Segundo, además de la información de permeabilidad y daño de la formación, un estimado se puede hacer de volumen del reservorio en comunicación con el pozo.

•

La importancia de las pruebas multitasa radica en la capacidad de suministrar datos provisionales de la prueba mientras la producción continua,

minimizando

los

cambios

en

el

coeficiente

de

almacenamiento del pozo y los efectos de la fase de segregación algo que no puede garantizar la prueba de drawdown o buildup. •

Las Pruebas de flujo de dos tasas tienen la particularidad de que puede ser aplicada en pozos que hayan tenido problemas con la prueba restauración de presión y lo más importante sin necesidad de parar la producción.

•

Para las pruebas de flujo transitorio, postransitorio y semicontinuo son realizadas después que el pozo ha sido cerrado y la presión ha alcanzado un valor estabilizado algo que se consigue en yacimientos nuevos, pero a menudo es difícil o impráctico de lograr en yacimientos viejos o desarrollados.

RECOMENDACIONES Al momento de planificar y ejecutar cualquiera de las pruebas de pozo es de vital importancia para obtener los mejores resultados: •

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.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

http://es.scribd.com/doc/27447006/pruebas-de-presion.

Análisis Moderno de Presiones de Pozos – Freddy H. Escobar, PhD.2003.