Cálculo de la tasa de producción de pozos. Problemas modernos de ciencia y educación Cálculo del caudal de gas
Una de las características de un pozo perforado es la tasa de flujo de la formación subterránea perforada, o la relación entre el volumen y un cierto intervalo de tiempo. Resulta que el caudal de un pozo es su rendimiento, medido en m 3 / hora (segundo, día). El valor del caudal del pozo debe conocerse al elegir el rendimiento de una bomba de pozo.
Factores que determinan la tasa de llenado:
Débito: métodos de cálculo
La potencia de bombeo de un pozo artesiano debe corresponder a su productividad. Antes de perforar, debe calcular el volumen requerido para el suministro de agua y comparar los datos obtenidos con los indicadores de la exploración del servicio geológico en relación con la profundidad de la formación y su volumen. El caudal del pozo se determina mediante el cálculo preliminar de indicadores estadísticos y dinámicos relativos al nivel del agua.
Los pozos con una productividad inferior a 20 m 3 / día se consideran tasas de producción bajas.
Las razones del bajo caudal del pozo:
El cálculo del caudal del pozo se realiza en la etapa de determinación de la profundidad del acuífero, elaborando el diseño del pozo, eligiendo el tipo y la marca del equipo de bombeo. Al final de la perforación, se realiza un trabajo de filtración experimental con la entrada de indicadores en el pasaporte. Si durante la puesta en servicio se obtiene un resultado insatisfactorio, esto significa que se cometieron errores al determinar el diseño o la selección del equipo.
Tasa de producción de pozos pequeños, ¿qué hacer? Hay varias opciones:
Parámetros básicos para calcular el caudal
La fórmula de cálculo del caudal se basa en un cálculo matemático preciso:
D = H x V / (Hd - Hst), medidor:
Un ejemplo de cálculo del caudal de un pozo:
Sustituyendo los datos, obtenemos el caudal estimado: 5.716 m 3 / h.
Para la verificación, se utiliza un bombeo de prueba de una bomba más grande, lo que mejorará la lectura del nivel dinámico.
El segundo cálculo debe realizarse de acuerdo con la fórmula anterior. Cuando se conocen ambos caudales, se reconoce el indicador específico, que da una idea exacta de cuánto aumenta la productividad con un aumento en el nivel dinámico en 1 metro. Para ello se aplica la fórmula:
Dsp = D2 - D1 / H2 - H1, dónde:
El trabajo en la creación de un pozo en el área contigua prevé la perforación y el fortalecimiento de la cabeza. Al finalizar, la empresa que ejecutó la orden redacta un documento para el pozo. El pasaporte indica los parámetros de la estructura, características, medidas y cálculo del pozo.
Procedimiento de cálculo de pozo
Los empleados de la empresa elaboran un protocolo de inspección y un certificado de transferencia para su uso.
Los trámites son obligatorios, ya que permiten obtener constancia documental de la operatividad de la estructura, la posibilidad de ponerla en funcionamiento.
Los parámetros geológicos y las características tecnológicas se ingresan en la documentación:
Para comprobar la exactitud del cálculo, se inicia un bombeo de agua de prueba con una potencia de bomba alta. Esto le permite mejorar el rendimiento de la dinámica.
En la práctica, la segunda fórmula se utiliza para la precisión del cálculo. Después de recibir los valores de la tasa de flujo, se determina el indicador promedio, que le permite determinar con precisión el aumento de la productividad con un aumento de la dinámica en 1 m.
Fórmula de cálculo:
Doud= D2 - D1 / H2 - H1
- Dud - débito específico;
- D1, H1 - indicadores de la primera prueba;
- D2, H2: indicadores de la segunda prueba.
Solo con la ayuda de cálculos se confirma la exactitud de la investigación y la perforación de la toma de agua.
Características de diseño en la práctica
El conocimiento de los métodos para calcular un pozo de ingesta de agua provoca la pregunta: ¿por qué este conocimiento es necesario para un usuario común de una ingesta de agua? Es importante entender aquí que la pérdida de fluidos es una forma unificada de evaluar el desempeño de un pozo para satisfacer la necesidad de agua de los residentes antes de firmar el certificado de aceptación.
Para evitar más problemas, proceda de la siguiente manera:
- El cálculo se realiza teniendo en cuenta el número de residentes de la casa. El consumo medio de agua es de 200 litros por persona. Esto se suma a los costos de las necesidades domésticas y el uso técnico. Al calcular para una familia de 4 personas, obtenemos el mayor consumo de agua de 2,3 metros cúbicos / hora.
- En el proceso de redacción del contrato, el proyecto toma el valor de la productividad de la toma de agua a un nivel no inferior a 2,5 - 3 m 3 / h.
- Después de la finalización del trabajo y el cálculo del nivel del pozo, se bombea el agua, se mide la dinámica y se determina la pérdida de agua al mayor consumo de la bomba doméstica.
Pueden surgir problemas a nivel de cálculo del caudal de un pozo para agua en el proceso de control de bombeo por una bomba perteneciente a la empresa contratista.
Momentos que determinan la tasa de llenado de agua del pozo:
- Volumen de la capa de agua;
- La velocidad de su disminución;
- La profundidad del agua subterránea y los cambios de nivel según la temporada.
Los pozos con una productividad de captación de agua inferior a 20 m 3 / día se consideran improductivos.
Razones de las bajas tasas de producción:
- características de la situación hidrogeológica del área;
- cambia según la temporada;
- obstrucción de filtros;
- bloqueos en las tuberías que suministran agua a la cima o su desfloración;
- Desgaste natural de la bomba.
Si luego de poner el pozo en operación se encuentran problemas, esto indica que hubo errores en la etapa de cálculo de los parámetros. Por tanto, esta etapa es una de las más importantes que no debe pasarse por alto.
Para aumentar la productividad de la toma de agua, se aumenta la profundidad del pozo para abrir una capa adicional de agua.
Además, utilizan métodos de bombeo de agua empíricamente, aplican efectos químicos y mecánicos en las capas de agua o trasladan el pozo a otro lugar.
Vladimir Khomutko
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Métodos para calcular las tasas de producción de petróleo.
Al determinar la productividad, se determina su tasa de flujo, que es un indicador muy importante al calcular la productividad planificada.
Difícilmente se puede sobrestimar la importancia de este indicador, ya que se utiliza para determinar si la materia prima recibida de un sitio en particular compensará el costo de su desarrollo o no.
Existen varias fórmulas y métodos para calcular este indicador. Muchas empresas utilizan la fórmula del ingeniero francés Dupuis (Dupuis), que ha dedicado muchos años a estudiar los principios del movimiento de las aguas subterráneas. Con la ayuda del cálculo de acuerdo con este método, es bastante simple determinar si es conveniente desarrollar esta o aquella sección del campo desde un punto de vista económico.
El caudal en este caso es el volumen de fluido que el pozo suministra durante un cierto período de tiempo.
Cabe decir que, con bastante frecuencia, los mineros descuidan el cálculo de este indicador al instalar equipos de minería, pero esto puede tener consecuencias muy tristes. El valor calculado, que determina la cantidad de aceite producido, tiene varios métodos de determinación, que discutiremos a continuación.
A menudo, este indicador se denomina de otra manera "rendimiento de la bomba", pero esta definición no caracteriza con precisión el valor resultante, ya que las propiedades de la bomba tienen sus propios errores. En este sentido, el volumen calculado de líquidos y gases en algunos casos difiere mucho del declarado.
En general, el valor de este indicador se calcula para seleccionar el equipo de bombeo. Habiendo determinado de antemano mediante cálculo la productividad de un área determinada, es posible excluir bombas que no son adecuadas para sus parámetros ya en la etapa de planificación de desarrollo.
El cálculo de este valor es necesario para cualquier empresa de producción, ya que las áreas petroleras con baja productividad pueden simplemente resultar no rentables y su desarrollo no será rentable. Además, el equipo de bombeo seleccionado incorrectamente debido a cálculos no realizados a tiempo puede llevar al hecho de que la empresa, en lugar de la ganancia planificada, recibirá pérdidas significativas.
Otro factor importante que indica que dicho cálculo es obligatorio para cada pozo específico es el hecho de que incluso las tasas de flujo de los pozos que ya están en funcionamiento ubicados cerca pueden diferir significativamente de la tasa de flujo de uno nuevo.
Muy a menudo, una diferencia tan significativa se explica por los valores específicos de las cantidades sustituidas en las fórmulas. Por ejemplo, la permeabilidad de la formación puede tener diferencias significativas en función de la profundidad del yacimiento, y cuanto menor sea la permeabilidad de la formación, menor será la productividad del área y, por supuesto, menor su rentabilidad.
El cálculo del caudal no solo ayuda al elegir el equipo de bombeo, sino que le permite determinar la ubicación óptima para perforar un pozo.
Instalar una nueva plataforma de producción es un negocio arriesgado, ya que incluso los geólogos más calificados no conocen completamente todos los secretos de la tierra.
Actualmente, existen muchas variedades de equipos profesionales para la producción de petróleo, pero para tomar la decisión correcta, primero debe determinar todos los parámetros de perforación requeridos. El cálculo correcto de dichos parámetros le permitirá elegir el conjunto de trabajo óptimo que será más efectivo para un sitio con un rendimiento específico.
Métodos para calcular este indicador
Como dijimos anteriormente, existen varios métodos para calcular este indicador.
La mayoría de las veces, se utilizan dos métodos: el estándar y el uso de la fórmula de Dupuis mencionada anteriormente.
Cabe decir de inmediato que, aunque el segundo método es más complicado, da un resultado más certero, ya que el ingeniero francés dedicó toda su vida al estudio de esta área, por lo que se utilizan muchos más parámetros en su fórmula que en el método estándar. Sin embargo, miraremos en ambos sentidos.
Cálculo estándar
Esta técnica se basa en la siguiente fórmula:
D = H x V / (Hd - Hst), donde
D es el valor de la tasa de producción del pozo;
H es la altura de la columna de agua;
V es el rendimiento de la bomba;
Нд - nivel dinámico;
Нst es un nivel estático.
En este caso, el indicador de nivel estático es la distancia desde el nivel inicial del agua subterránea hasta las capas iniciales del suelo, y el valor absoluto se utiliza como nivel dinámico, que se determina midiendo el nivel del agua después de bombearlo con instrumentos de medición.
Existe un concepto del indicador óptimo de la tasa de producción del área petrolera del campo. Se determina tanto para determinar el nivel de extracción general de un pozo en particular, como para toda la formación productiva en su conjunto.
La fórmula para calcular el nivel de extracción promedio asume el valor de la presión de fondo de pozo Pb = 0. El caudal de un pozo en particular, que se calculó para el indicador de extracción óptima, es el valor óptimo de este indicador.
La presión mecánica y física sobre la formación puede provocar el colapso de algunas partes de las paredes internas del pozo. Como resultado, la tasa de producción potencial a menudo tiene que reducirse mecánicamente para no interrumpir la continuidad de la producción y mantener la resistencia y la integridad de las paredes del pozo.
Como puede ver, la fórmula estándar es la más simple, como resultado de lo cual da el resultado con un error bastante significativo. Para obtener un resultado más preciso y objetivo, es recomendable utilizar una fórmula de Dupuis, aunque más compleja, pero mucho más precisa, que tenga en cuenta una mayor cantidad de parámetros importantes de un sitio en particular.
Cálculo Dupuis
Vale la pena decir que Dupuis no solo era un ingeniero calificado, sino también un excelente teórico.
No dedujo ni una, sino dos fórmulas, la primera de las cuales se utiliza para determinar la transmisibilidad potencial y la productividad de los equipos de bombeo y un depósito con aceite, y la segunda permite cálculos para la bomba y el campo no ideales, en función de su productividad real. .
Entonces, analicemos la primera fórmula de Dupuis:
N0 = kh / ub * 2∏ / ln (Rk / rc), donde
N0 es un indicador de productividad potencial;
Kh / u - coeficiente de permeabilidad hidráulica de la formación que contiene aceite;
b - coeficiente teniendo en cuenta la expansión de volumen;
∏ es el número Pi = 3,14;
Rk es el valor del radio de la fuente de alimentación del lazo;
Rc es el valor del radio de la barrena medido en toda la distancia hasta el yacimiento penetrado.
Segunda fórmula de Dupuis:
N = kh / ub * 2∏ / (ln (Rk / rc) + S, donde
N es un indicador de la productividad real;
S es el llamado factor de piel, que determina la resistencia de filtración al flujo.
El resto de parámetros se descifran de la misma forma que en la primera fórmula.
Casi todas las empresas productoras utilizan actualmente la segunda fórmula de Dupuis para determinar la productividad real de un área petrolera en particular.
Cabe decir que para aumentar la productividad del campo, en algunos casos, se utiliza la tecnología de fracturamiento hidráulico de una formación productiva, cuya esencia es la formación mecánica de grietas en ella.
Periódicamente, es posible realizar el llamado ajuste mecánico del caudal de petróleo en el pozo. Se lleva a cabo aumentando la presión de fondo de pozo, lo que conduce a una disminución en la producción y muestra las capacidades reales de cada área petrolera del campo.
Además, para aumentar el caudal, también se utiliza un tratamiento térmico con ácido.
Con la ayuda de diversas soluciones que contienen líquidos ácidos, limpian la roca de los depósitos de resinas, sales y otros químicos formados durante la perforación y operación, que interfieren con el desarrollo eficiente y de alta calidad de la formación productiva.
Primero, se vierte un fluido ácido en el pozo hasta que llena el área frente a la formación desarrollada. Luego, la válvula se cierra y, bajo presión, esta solución penetra más en las profundidades. Los restos de esta solución se lavan con aceite o agua después de la reanudación de la producción de hidrocarburos.
Vale decir que la caída natural de la productividad de los campos petroleros está en el nivel del 10 al 20 por ciento anual, si contamos a partir de los valores iniciales de este indicador obtenidos en el momento del inicio de la producción. Las tecnologías descritas anteriormente permiten aumentar la intensidad de la producción de petróleo en el campo.
El débito debe calcularse durante ciertos períodos de tiempo. Esto ayuda en la formación de una estrategia de desarrollo para cualquier empresa petrolera moderna que suministre materias primas a empresas que producen diversos productos derivados del petróleo.
prueba
4. Cálculo de la tasa de producción de pozos sin agua, la dependencia de la tasa de producción del grado de penetración del yacimiento, parámetro de anisotropía
En la mayoría de las formaciones portadoras de gas, las permeabilidades verticales y horizontales difieren y, como regla, la permeabilidad vertical k es mucho menor que la horizontal k g. La baja permeabilidad vertical reduce el riesgo de regar pozos de gas que han penetrado formaciones anisotrópicas con fondo agua durante su funcionamiento. Sin embargo, con una baja permeabilidad vertical, también es difícil hacer que el gas ingrese desde el fondo al área de influencia de la imperfección del pozo en términos del grado de penetración. No se ha establecido la relación matemática exacta entre el parámetro de anisotropía y el valor de la reducción permisible cuando el pozo penetra en una formación anisotrópica con agua del fondo. El uso de métodos para determinar Q pr, desarrollados para formaciones isotrópicas, conduce a errores importantes.
Algoritmo de solución:
1. Determine los parámetros críticos del gas:
2. Determine el factor de supercompresibilidad en condiciones de yacimiento:
3. Determine la densidad del gas en condiciones estándar y luego en condiciones de yacimiento:
4. Encuentre la altura de la columna de agua producida requerida para crear una presión de 0.1 MPa:
5. Determine los coeficientes a * yb *:
6. Determine el radio promedio:
7. Encuentre el coeficiente D:
8. Determine los coeficientes K o, Q * y el caudal máximo sin agua Q pr. sin. dependiendo del grado de penetración de la formación hy para dos valores diferentes del parámetro de anisotropía:
Datos iniciales:
Tabla 1 - Datos iniciales para el cálculo del régimen anhidro.
Tabla 4 - Cálculo del régimen anhidro.
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Este concepto significa la cantidad de agua, aceite o gas que la fuente puede producir durante una unidad de tiempo convencional, en una palabra, su productividad. Este indicador se mide en litros por minuto o en metros cúbicos por hora.
El cálculo del caudal es necesario tanto para la disposición de los pozos de agua domésticos como en la industria del gas y el petróleo; cada clasificación tiene una fórmula determinada para los cálculos.
1 ¿Por qué necesita calcular el caudal del pozo?
Si conoce el caudal de su pozo, puede seleccionar fácilmente el equipo de bombeo óptimo, ya que la potencia de la bomba debe coincidir exactamente con la productividad de la fuente. Además, en caso de problemas, un certificado del pozo correctamente llenado ayudará enormemente al equipo de reparación a elegir la forma adecuada de restaurarlo.
Según las tasas de flujo, los pozos se clasifican en tres grupos:
- Tasa baja (menos de 20 m³ / día);
- Tasa media (de 20 a 85 m³ / día);
- Caudales elevados (superiores a 85 m³ / día).
En la industria del gas y el petróleo, la operación de pozos marginales no es rentable. Por lo tanto, el pronóstico preliminar de su tasa de producción es un factor clave que determina si se perforará un nuevo pozo de gas en el área en desarrollo.
Para determinar dicho parámetro en la industria del gas, existe una fórmula determinada (que se dará a continuación).
1.1 ¿Cómo calcular el caudal de un pozo artesiano?
Para realizar cálculos, necesita conocer dos parámetros de la fuente: niveles de agua estáticos y dinámicos.
Para hacer esto, necesita una cuerda con un peso voluminoso al final (para que cuando toque la superficie del agua, pueda escuchar claramente un chapoteo).
Puede medir los indicadores después de un día después del final. Es necesario esperar un día después de la finalización de la perforación y el lavado para que se estabilice la cantidad de fluido en el pozo. No se recomienda tomar medidas antes; el resultado puede ser inexacto, ya que el primer día hay un aumento constante en el nivel máximo de agua.
Una vez transcurrido el tiempo requerido, mida. Esto debe hacerse en profundidad: determine cuánto tiempo tiene la parte de la tubería en la que no hay agua. Si el pozo se realiza de acuerdo con todos los requisitos tecnológicos, entonces el nivel de agua estático en él siempre será más alto que el punto superior de la sección de filtración.
El nivel dinámico es un indicador no constante que cambiará dependiendo de las condiciones de operación del pozo. Cuando se extrae agua de la fuente, su cantidad en la carcasa disminuye constantemente. En el caso de que la intensidad de la extracción de agua no exceda la productividad de la fuente, después de un tiempo el agua se estabiliza en un cierto nivel.
En base a esto, el nivel de fluido dinámico en el pozo es un indicador de la altura de la columna de agua, que se mantendrá en una ingesta constante de fluido con una intensidad determinada. Cuando se usa una potencia diferente, el nivel dinámico del agua en el pozo será diferente.
Ambos indicadores se miden en "metros desde la superficie", es decir, cuanto menor sea la altura real de la columna de agua en la columna de asedio, menor será el nivel dinámico. En la práctica, el cálculo del nivel de agua dinámico ayuda a averiguar a qué profundidad máxima se puede bajar la bomba sumergible..
El cálculo del nivel de agua dinámico se realiza en dos etapas, es necesario realizar una toma de agua media e intensiva, medir después de que la bomba haya estado funcionando continuamente durante una hora.
Una vez determinados ambos factores, ya puede obtener información aproximada sobre el caudal de la fuente: cuanto menor sea la diferencia entre los niveles estático y dinámico, mayor será el caudal del pozo. Para un buen pozo artesiano, estos indicadores serán idénticos y la fuente de productividad promedio tiene una diferencia de 1-2 metros.
El cálculo de la tasa de pozo se puede realizar de varias formas. Es más fácil calcular el caudal utilizando la siguiente fórmula: V * Hw / Hdin - Hstat.
Donde:
- V es la intensidad de la extracción de agua al medir el nivel dinámico del pozo;
- N din - nivel dinámico;
- H stat - nivel estático;
- Н в - la altura de la columna de agua en la carcasa (la diferencia entre la altura total de la carcasa y el nivel de líquido estático)
Cómo determinar el caudal de un pozo en la práctica: tomemos como ejemplo un pozo con una altura de 50 metros, mientras que la zona de filtración perforada se ubica a una profundidad de 45 metros. La medición mostró un nivel de agua estático con una profundidad de 30 metros. En base a esto, determinamos la altura de la columna de agua: 50-30 = 20 m.
Para determinar el indicador dinámico, suponga que durante una hora de funcionamiento, la bomba extrajo dos metros cúbicos de agua de la fuente. Después de eso, la medición mostró que la altura de la columna de agua en el pozo se redujo en 4 metros (hubo un aumento en el nivel dinámico en 4 m)
Es decir, N din = 30 + 4 = 34 m.
Para reducir al mínimo los posibles errores de cálculo, después de la primera medición, es necesario calcular el caudal específico, con el que será posible calcular el indicador real. Para hacer esto, después de la primera ingesta de líquido, es necesario darle tiempo a la fuente para que se llene para que el nivel de la columna de agua se eleve a un indicador estático.
Después de eso, tomamos agua con una intensidad más alta que la primera vez y volvemos a medir el indicador dinámico.
Para demostrar el cálculo del caudal específico, utilizamos los siguientes indicadores condicionales: V2 (caudal de bombeo) - 3 m³, si asumimos que a un caudal de bombeo de 3 metros cúbicos por hora, Ndin es 38 metros, luego 38-30 = 8 (h2 = 8).
La tasa de producción específica se calcula mediante la fórmula: Du = V 2 - V 1 / H 2 - H 1, donde:
- V1 - la intensidad de la primera ingesta de agua (menos);
- V2 - intensidad de la segunda ingesta de agua (grande);
- H1: disminución de la columna de agua cuando se bombea a una intensidad más baja;
- H2: una disminución en la columna de agua al bombear una intensidad más alta
Calculamos el caudal específico: D y = 0,25 metros cúbicos por hora.
El caudal específico nos demuestra que un aumento en el nivel dinámico del agua en 1 metro implica un aumento en el caudal del pozo en 0,25 m 3 / hora.
Una vez calculados los indicadores específicos y habituales, puede determinar el caudal real de la fuente utilizando la fórmula:
Dr = (filtro N - N stat) * Du, donde:
- Filtro H: la profundidad del borde superior de la sección de filtrado de la carcasa;
- H stat es un indicador estático;
- Du - caudal específico;
Con base en cálculos anteriores, tenemos: Dr = (45-30) * 0.25 = 3.75 m 3 / hora - esta es una alta tasa de producción para (la clasificación de fuentes de alta tasa comienza desde 85 m³ / día, para nuestro pozo es 3,7 * 24 = 94 m³)
Como puede ver, el error del cálculo preliminar, en comparación con el resultado final, fue de alrededor del 60%.
2 Aplicación de la fórmula de Dupuis
La clasificación de pozos en la industria del petróleo y el gas requiere el cálculo de su tasa de flujo utilizando la fórmula de Dupuis.
La fórmula de Dupuis para un pozo de gas es la siguiente:
Hay tres versiones de esta fórmula para calcular la tasa de producción de petróleo, cada una de las cuales se aplica a diferentes tipos de pozos, ya que cada clasificación tiene una serie de características.
Para un pozo de petróleo con un régimen de suministro inestable.
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