Diagnóstico de pozos BNC

Diagnóstico de pozos BNC con mapas de estabilidad

El Bombeo Neumático Continuo (BNC) es uno de los sistemas de levantamiento artificial empleado para continuar la explotación de los yacimientos, pero gran parte de los pozos operados por este sistema presentan inestabilidad en su operación: Cabeceo por TP y Cabeceo en TR.

Por / By : Iván Velázquez, Jesús Urrea y Guillermo Brigido

Los cabeceos generan incrementos abruptos de presión en la cabeza del pozo o TR. En este sentido, los problemas asociados con la inestabilidad son: disminución de la producción, incremento en el consumo de gas de inyección, aforos no confiables, paro del sistema de compresión y cierre de pozos. Otros problemas operacionales asociados con la inestabilidad son el daño en los equipos superficiales, disminución de la eficiencia del sistema y distribución del gas de BN.

Así, el BNC requiere en el punto de inyección subsuperficial una válvula que sea sensible a la presión en la tubería de producción cuando se encuentre en posición de apertura; es decir, responderá proporcionalmente a incrementos y decrementos de presión generados por la columna de fluidos en la TP. La válvula de BNC deberá empezar a regular el cierre cuando la presión decrezca y, con ello, disminuirá la inyección de gas. Además, deberá de regular la apertura permitiendo un mayor flujo de gas a través de ella, cuando la presión en la TP aumente.

El trabajo inició con una revisión de la literatura acerca de la inestabilidad del flujo en los pozos con BNC, así como de los métodos teóricos existentes para identificar las condiciones de operación estable. Se abordan los análisis de estabilidad convencional y lineal. En cuanto al primero, en este trabajo se utilizaron los gráficos generados a través del análisis nodal.

El análisis lineal, se llevó a cabo mediante la simulación del flujo multifásico con múltiples sensibilidades apoyadas por los criterios de estabilidad. Ambos tipos de análisis de estabilidad se realizaron para los pozos del campo Rabasa, que frecuentemente exhibe problemas de cabeceo.

Para construir los mapas de estabilidad, primeramente se ajustó a través del análisis nodal el perfil dinámico de pozo para calcular la distribución de presiones y temperaturas en sistemas de BNC en régimen estacionario. El modelo estuvo conformado por correlaciones de aceite negro para estimar las principales propiedades termodinámicas del aceite y el gas, así como por el ajuste con la correlación de flujo multifásico para calcular gradientes de presión en pozos que mejor ajuste.

Con base en el análisis nodal, se desarrolló una macro en excel con funcionalidades para cargar la información proveniente de los análisis nodales. Igualmente, el equipo identificó si el flujo es estable o inestable en cada caso y visualizó los resultados del programa con el formato de mapas de estabilidad.

BNC well diagnostics with stability mapping

Continuous Pneumatic Pumping (BNC, by its acronym in Spanish) is one of the artificial lift systems used to continue reservoir exploitation. Still, most of the wells operated by this system present instability in their operation: Pitching by TP and Pitching in TR.

Pitching causes abrupt pressure increases at the wellhead or TR. In this regard, instability problems are decreased production, increased injection gas consumption, unreliable gauging, compression system shutdown, and well shut-in. Other operational issues related to instability are damage to surface equipment, decreased system efficiency, and BN gas distribution.

Thus, the BNC requires a valve sensitive to the production pipeline pressure at the subsurface injection point when in the open position; that is, it will respond proportionally to pressure increases and decreases generated by the TP fluid column. The BNC valve should start to regulate the closure when the pressure declines, reducing the gas injection. Furthermore, it shall control the opening allowing a higher gas flow through it when the TP pressure increases.

The study began with a literature review of flow instabilities in BNC wells, including the existing theoretical methods to identify stable operating conditions. Conventional and lineal stability analyses are addressed. Regarding the first one, the graphs generated through a nodal analysis were used in this work.

The linear analysis was carried out by simulating the multiphase flow with multiple sensitivities supported by the stability criteria. Both types of stability analysis were performed for wells in the Rabasa field, which frequently exhibit pitching problems. The dynamic well profile was first adjusted through nodal analysis to calculate the distribution of pressures and temperatures in steady-state BNC systems to build the stability maps. Black oil correlations integrated the model to estimate the leading oil and gas thermodynamic properties and fit with the multiphase flow, correlation to calculate pressure gradients in best-fit wells.

The engineers developed an excel macro based on the nodal analysis with functionalities to load the nodal analysis information. The team also identified whether the flow is stable or unstable in each case and visualizing the program results in the format of stability maps.