Efecto del Espumígeno en pozos de Gas y Condensado con carga líquida

Este ensayo tiene por objetivo mostrar el efecto de espumar el agua y condensado en los pozos que fluyen a un Kb<1  en la presión fluyente de fondo.sta fuerza es directamente proporcional a SIGMA

Donde Kb es la relación de la velocidad instantánea respecto a la crítica, ición de tensión superes decir: para pozos donde la velocidad instantánea es menor a la necesaria para el arrastre de gotas de líquido (Velocidad terminal de la gota), la constante Kb será menor a la unidad.

En el transcurso de la vida del pozo, su caudal disminuye.  Cuando el caudal de gas es menor  al requerido para arrastrar las gotas de condensado o agua, estas gotas sedimentan en el fondo del pozo aumentando la presión fluyente.  Este fenómeno se lo conoce en la industria petrolera como carga de líquido.

En el transcurso de la historia, fueron realizadas muchas correlaciones para estimar la velocidad mínima a la que debe fluir el pozo para no cargarse con líquidos, entre estos autores se destacan:

  • Turner
  • Coleman
  • Li

Entonces, existen diversas formas de aumentar la velocidad de fondo para evitar producir el pozo a velocidades inferiores a la crítica:

  • Disminución de la contrapresión
  • Disminución de la densidad de la mezcla fluyente
  • Sarta de Velocidad

En la presente experiencia de laboratorio se buscara entender el efecto del Espumígeno sobre la componente de fricción y la componente estática del gradiente de presión  (Segundo ítem). Para ello se realizaran cálculos de variaciones de propiedades de la mezcla como: tensión superficial y densidad.

Luego se realizaran simulaciones y sensibilidades a los tres métodos  de incremento de velocidad de fondo con su respectivo análisis económico.

Efectos del espumígeno en la producción del pozo

El objetivo de este ensayo es poder estimar  los efectos que produce el espumígeno sobre la producción del pozo.  Para ello serán necesarias herramientas de análisis de Well Performance.

Los pozos de gas a medida que el reservorio se va depletando comienzan a producir mayores cantidades de agua de condensación que sumada al agua libre (formación) provocan un aumento en el peso de la columna de tubing lo que genera disminuciones en las velocidades instaneas hasta llegar al ahogamiento del pozo.

El fenómeno físico de la inyección de espumantes en la columna de producción (tubing) se traduce en una reducción de la tensión superficial y de la densidad del fluido en el mismo. Esto genera una disminución de la presión dinámica de fondo y un aumento de las velocidades instantáneas dentro del tubing. Esto finalmente se traduce en un incremento de la producción del pozo.

Por lo tanto, es nuestro interés estudiar la relación entre la dosificación del espumígeno y el aumento de productividad del pozo.

En caso de encontrarse algún patrón de comportamiento el mismo se lo podrá incorporar en las distintas correlaciones de flujo multifásico de manera de poder realizar los cálculos de incremento de productividad.

 

Medición de Tensión superficial a distintas concentraciones de Espumígeno

Este ensayo tiene como objetivo poder medir la tensión superficial del agua de formación a distintas relaciones agua/espumígeno.

Para este ensayo se utilizó una balanza de torsión, conocida con el nombre de tensiómetro de Du Nouy, se muestra en la figura 1:

Figura 1

Este tensiómetro está constituido por un alambre de acero (a) fijo por uno de sus extremos a una pieza metálica accionada por tres tornillos (A, B y C), los cuales cumplen con las siguientes funciones: con un tornillo de desplazamiento grueso, se modifica la tensión del alambre y con el tercero se fija la posición que se ha conseguido con los anteriores.

Estos tornillos permiten fijar el cero de la balanza que debe mantenerse durante toda la experiencia.

El otro extremo del alambre (a), solidario a un tambor o dial graduado de 0° a 180°, puede accionarse mediante el tornillo D.

En la parte media del alambre (a) se halla una palanca liviana (P) en cuyo extremo libre puede colgarse un platillo o un anillo de platino. Los movimientos de la palanca (P) están limitados por topes, con el fin de proteger el alambre (a) de una torsión exagerada.

Fundamento de la Balanza de Torsión:

La Ley de Torsión establece una relación lineal entre el ángulo de torsión y la fuerza que determina el grado de torsión F del alambre. Esto es:

(1)

Donde:

F:  fuerza aplicada.
l:    longitud de la palanca (P).
d:   longitud del alambre (a).
Ra: radio del alambre (a).
k:   constante.

La fuerza aplicada viene dada por el peso de la columna de líquido en el momento en que se produce el desprendimiento del anillo de platino. Esto es F = m.g, siendo g la aceleración de la gravedad.

Con esta acotación, la ecuación (6)  puede escribirse:

F = K.m    o también   m = r.F       (2)

Ambas relaciones, definen la ecuación de una línea recta que pasa por el origen. La pendiente de la recta m vs. F da el número de gramos correspondientes a una división de la escala graduada de 0° a 180°, tambor (T).

Determinación del Cero de la Balanza:

Previamente a su empleo en las medidas de tensión superficial, el estribo de platino debe ser desengrasado y secado; para ello se sumerge el mismo en alcohol y se flamea suavemente sobre un mechero evitando que el anillo se ponga en contacto con la llama.

Una vez limpio, se cuelga el estribo con el anillo del extremo libre de la palanca (P). Con el tornillo (D) se eleva a cero el tambor (T) y luego se ajusta la tensión mediante (A) y se modifica su tensión con (B) hasta que el índice de la palanca (P) coincida con una marca horizontal fija sobre la balanza. Logrado esto, se ajusta el sistema con el tornillo (C). Esta posición corresponde al cero de la balanza y debe mantenerse durante toda la experiencia.

Calibración del tensiómetro:

Una vez que se ha logrado llevar a cero el tensiómetro, se retira el estribo de platino y se coloca en su lugar uno de aluminio, el cual soporta un platillo del mismo material, para proceder a la calibración de la balanza.

El objeto de la calibración es la determinación de la pendiente de la recta definida en la ecuación (2).

Una vez que se ha colocado el estribo de aluminio, mediante (D) se modifica la torsión del alambre (a) hasta que la palanca (P) retorne a la posición horizontal definida por una marca fija sobre el tensiómetro. La torsión registrada se debe a la diferencia de peso entre el anillo de platino y el estribo de Al. Se leen las divisiones correspondientes sobre (T) y se anotan. Posteriormente se colocan sobre el plato de aluminio diferentes pesas, 0.050; 0.100; 0.150; 0.200; hasta 0.700 g, efectuándose en cada caso las lecturas en el dial (T).Para cada lectura debe moverse el tornillo D con el fin de llevar a (p) a su posición horizontal.

Con las lecturas y las masas de las pesas, debe construirse el gráfico m vs. F. Para que la recta resultante pase por el origen, tal como expresa la ecuación (2), a cada una de las lecturas obtenidas se les debe restar la correspondiente al estribo de aluminio.

Determinación de la Tensión Superficial:
Nicolas Bellini FDC

Para determinar la tensión superficial de un líquido, se coloca el mismo en una cápsula de Petri, cuyo diámetro debe ser mucho mayor que el correspondiente al del anillo de Pt. La plataforma puede desplazarse verticalmente accionado manualmente un juego de tornillos que vienen dispuestos en el equipo.

El anillo de Pt suspendido de la palanca (P) se introduce en el líquido y mediante movimientos verticales de la plataforma y simultáneamente modificando la tensión del alambre (a) con (D), se busca desprender el anillo de la superficie del líquido. Debe mantenerse horizontal a (P) durante la medida. Cuando el anillo se desprende bruscamente de la superficie del líquido, la fuerza aplicada es el valor máximo necesario para superar el anillo de la superficie. Esta fuerza es directamente proporcional a SIGMA

Se procede de este modo varias veces con el fin de promediar los valores de las lecturas efectuadas sobre el tambor.

Condiciones de trabajo:

Para evitar errores en la determinación de SIGMA se deberá tener en cuenta:

  1. Que el anillo esté construido en un plano perfectamente horizontal.
  2. Que el diámetro del recipiente que contiene el líquido sea suficientemente grande de modo que la curvatura de la superficie líquida no afecte la forma de la columna líquida elevada.
  3. Que la superficie líquida esté en reposo.
  4. Que no haya evaporación.
  5. Que el único movimiento sea vertical.
  6. Que el anillo sea circular.

La condición de trabajo número 1 es la más importante.

Cálculo de la Densidad de la mezcla a distintas concentraciones de espumígeno y a distintos cortes de condensado

El objetivo de este ensayo es poder estimar con buena precisión la densidad bifásica, a distintos cortes de condensado.

Para determinar la densidad de la mezcla, se deben seguir los siguientes pasos:

  • Pesar la probeta en una balanza de precisión, que sea capaz de medir con 4 cifras significativas.
  • Establecer el volumen total de líquido (Vagua + Vcondensado + Vespumigeno) con el que se harán todos los ensayos.

Es muy importante contar con equipamiento de alta precisión, para minimizar los errores.