ffemp final (8va semana)

FLUJO DE FLUIDOS EN MEDIOS POROSOS

Ing. Karina Mina

Octubre 2014 Marzo 2015

FLUJO DE FLUIDOS EN MEDIOS POROSOS

CONTENIDO

Clasificacin del tipo de fluidos

Ecuaciones de flujo

Flujo continuo

Flujo no continuo o transitorio

Flujo semicontinuo

Factor de dao

Factor de flujo turbulento

Principio de Superposicin

Pruebas transitorias en pozos

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INTRODUCCION

El flujo de fluidos en los yacimientos de petrleo requiere del conocimiento de relaciones basadas en dos conceptos fundamentales: la Ley de Darcy y el Balance de Materiales y sus variaciones dependen de las caractersticas del yacimiento, entre las cuales deben considerarse: la configuracin geomtrica del sistema, la compresibilidad de los fluidos, la invariabilidad de las tasas de flujo y de la presin con el tiempo, o bien el flujo de una o ms fases simultneas.

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1. CLASIFICACIN DEL FLUJO DE FLUIDOS

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1.1 TIPOS DE FLUIDOS

Se toma en cuenta el coeficiente de compresibilidad isotrmica, c

En trminos del volumen de fluido

En trminos de densidad del fluido

(1.1)

(1.2)

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1.1 TIPOS DE FLUIDOS

1.1.1 FLUIDOS INCOMPRESIBLES

Volumen o densidad no cambian con la Presin:

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1.1 TIPOS DE FLUIDOS

1.1.2 FLUIDOS LIGERAMENTE COMPRESIBLES

El cambio de volumen o densidad debido a la Presin es bastante reducido. Aplica para sistemas de petrleo crudo y agua.

Donde:

(1.3)

p = presin, lpca

V = volumen a presin p, pie

pi = presin inicial, lpca

Vi = volumen a pi, pie

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1.1 TIPOS DE FLUIDOS

1.1.2 FLUIDOS LIGERAMENTE COMPRESIBLES

La expresin se representa por la expansin de la serie:

Considerando x muy pequeo, trmino , entonces:

(1.4)

(1.5)

Combinando las ec. 1.3 y 1.5 se obtiene:

Por analoga para la ec. 1.2 se obtiene:

(1.7)

(1.6)

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1.1 TIPOS DE FLUIDOS

1.1.3 FLUIDOS COMPRESIBLES

Diferenciando con respecto a la presin y manteniendo T constante:

Simplificando:

Experimentan un gran cambio de volumen debido a la presin. Todos los gases se consideran compresibles.

(1.8)

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1.1 TIPOS DE FLUIDOS

1.1.3 FLUIDOS COMPRESIBLES

Donde es el factor isotrmico de compresibilidad del gas en lpc -1

Finalmente , al sustituir en la ec. 1.8, resulta:

(1.9)

Para un gas ideal z = 1, dz / dp = 0. Entonces:

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1.1 TIPOS DE FLUIDOS

Relacin presin volumen para diferentes

tipos de fluidos

Densidad del fluido en funcin de presin diferentes tipos de fluidos

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1.2 REGMENES DE FLUJO

Existen tres tipos de condiciones o regmenes de flujo en funcin de la presin y el tiempo.

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1.2 REGMENES DE FLUJO

Existe cuando en cada seccin transversal a la direccin de flujo, la densidad es constante en el tiempo; es decir, no existen cambios de presin ni de velocidad del fluido con el tiempo.

1.2.1 FLUJO CONTINUO

Los yacimiento de gas alcanzan condiciones de estado continuo ms rpidamente que los de petrleo, debido a que la viscosidad del gas es mucho ms baja, compensada por el aumento en la compresibilidad del fluido y la reduccin del tiempo de readaptacin*.

El comportamiento del estado continuo es adecuado cuando el tiempo de readaptacin es pequeo comparado con el tiempo transcurrido entre variaciones grandes de la tasa de flujo. En el caso de yacimientos, es adecuado cuando este tiempo es pequeo comparado con la vida productiva del yacimiento.

* Tiempo que transcurre desde el momento en que se produce un disturbio de presin hasta que se alcanzan las condiciones de flujo continuo.

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1.2 REGMENES DE FLUJO

Denominado flujo variable, existe cuando la presin declina linealmente con el tiempo en cualquier posicin del yacimiento. La tasa de declinacin de la presin es directamente proporcional a la tasa de produccin del yacimiento e inversamente proporcional al volumen de drenaje.

1.2.2 FLUJO SEMICONTINUO

1.2.2 FLUJO NO CONTINUO

Es el flujo de la formacin al pozo, en el cual la presin del yacimiento no cambia linealmente con el tiempo.

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1.2 REGMENES DE FLUJO

Condiciones o regmenes de flujo

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1.3 NGULO DE BUZAMIENTO

Cuando el ngulo de buzamiento es cero, se tiene un flujo horizontal y por lo tanto, la fuerza de gravedad no ser una fuerza de empuje durante el flujo de fluidos.

Si en flujo no es horizontal, se debe considerar el gradiente de gravedad. El trmino gravitacional est relacionado con la densidad del fluido y con el cambio de elevacin por la distancia (dz / dx). Si el ngulo de buzamiento es mayor de 5 grados, la gravedad contribuye de manera importante al flujo de fluidos

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1.4 GEOMETRA DE FLUJO

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1.4 GEOMETRA DE FLUJO

Las lneas de flujo son paralelas y el fluido fluye en una sola direccin. Adems la seccin transversal expuesta al flujo es constante.

Un ejemplo muy comn del flujo lineal es el flujo de fluidos en fracturas hidrulicas verticales.

1.4.1 FLUJO LINEAL

Las lneas de flujo son rectas y convergen en dos dimensiones a un centro comn, por ejemplo, un pozo. La seccin transversal expuesta al flujo disminuye a medida que se aproxima al centro.

1.4.2 FLUJO RADIAL

Las lneas de flujo son rectas y convergen en tres dimensiones hacia un centro comn. Dependiendo del tipo de configuracin de la terminacin de pozos, es posible tener un flujo esfrico o semiesfrico cerca de los pozos. Un pozo perforado en un pequeo intervalo podra resultar con este flujo en las cercanas de las perforaciones.

1.4.3 FLUJO ESFRICO

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1.4 GEOMETRA DE FLUJO

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1.4 GEOMETRA DE FLUJO

Un pozo que slo penetra parte de la zona productiva podra resultar en flujo semiesfrico. Esta condicin puede ocurrir al formarse un cono de agua (conificacin) en la parte inferior del pozo cuando existe un empuje hidrulico.

1.4.4 FLUJO SEMIESFRICO

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1.5 FASES FLUYENTES EN EL YACIMIENTO

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1.5 FASES FLUYENTES EN EL YACIMIENTO

El flujo de una sola fase ocurre cuando slo existe movimiento de un fluido en el medio poroso, bien sea petrleo, gas o agua; sin embargo, puede existir simultnemente una segunda fase inmvil como agua connata a la saturacin de agua irreducible.

En el flujo multifsico existen dos o ms fases fluyendo simultneamente en el medio poroso.

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2. ECUACIONES DE FLUJO

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2.1 LEY DE DARCY

La Ley Fundamental que rige el flujo de fluidos en el med