Aplicación del análisis de la temperatura transiente en la interpretación de pruebas de presión para pozos de gas
Las primeras partes de las pruebas de presión son usualmente perturbadas por el efecto de almacenamiento que retrasa la respuesta de presión de la formación. Determinar en qué momento la respuesta de presión es afectada por el almacenamiento es de vital importancia para el análisis de las pruebas de presión ya que lo primero que se hace en estos análisis es identificar la línea de pendiente unitaria y el nivel máximo de la curva derivada.
La determinación del momento en el que el efecto de almacenamiento finaliza no es sencilla. Una forma de conocer cuando el almacenamiento termina es empleando un medidor de flujo. No obstante, cuando las tasas en el fondo del pozo son menores que las que el medidor puede medir entonces se puede caer en una subestimación del fin del período de almacenamiento. Actualmente existe una nueva manera de localizar el punto en el cual se termina el almacenamiento: utilizando las mediciones de temperatura en el fondo del pozo.
El efecto Joule-Thomson (JT) establece que cuando un fluido se expande a entalpía constante debido a una caída de presión, la temperatura del fluido cambia. De esta forma es posible tener un coeficiente JT, μJT que se define como:
Para un gas ideal, μJT es cero lo que significa que cuando un gas ideal se expande a entalpía constante no hay cambio en la temperatura; mientras que si un gas real se expande habrá un enfriamiento siempre que μJT sea positiva y un calentamiento cuando μJT sea negativa. Para gases naturales con presiones entre 5000 – 7000 psia μJT es positiva y para presiones mayores, negativa.
El cambio de temperatura es complejo y depende no sólo de la composición del fluido y la caída de presión sino también del efecto de calentamiento por fricción. Este efecto viene dado por la interacción de las moléculas del fluido con el medio poroso. De esta forma se tiene que durante la producción el enfriamiento por el efecto JT así como el calentamiento por fricción son los principales factores que hacen que la temperatura del yacimiento difiera de la temperatura en la cara de la arena. El cambio de temperatura es prácticamente proporcional a la caída de presión. Del yacimiento hacia el pozo el cambio de temperatura viene ocasionado principalmente por el efecto de calentamiento por fricción mientras que en las cercanías del pozo el efecto JT es más dominante debido a que en esa zona la caída de presión es mayor debido al skin o los cañoneos. Es importante destacar que mientras menor sea la permeabilidad, mayor será el efecto de fricción.
Al graficar el cambio de temperatura contra el tiempo es posible obtener una mejor visión acerca del momento en el cual se termina el almacenamiento. Un aumento en la temperatura indica la presencia del efecto de almacenamiento mientras que un descenso abrupto representa el fin de este efecto. Esto es debido a que cuando el almacenamiento comienza la temperatura aumenta principalmente debido al calentamiento por fricción mientras que cuando la tasa se acerca a cero la fricción disminuye y la temperatura empieza a disminuir. El salto de temperatura en los tiempos tempranos de la prueba de restauración provee información cualitativa de la permeabilidad y el índice de productividad. El uso de la temperatura transiente como parámetro para analizar las pruebas de presión reviste una gran importancia en la determinación de los límites del período de almacenamiento. Si se conoce el aporte al cambio de temperatura proveniente del calentamiento por fricción y el enfriamiento por el efecto JT es posible determinar el momento en el que empieza y termina el almacenamiento con menos incertidumbre que con un medidor de flujo.
La determinación del momento en el que el efecto de almacenamiento finaliza no es sencilla. Una forma de conocer cuando el almacenamiento termina es empleando un medidor de flujo. No obstante, cuando las tasas en el fondo del pozo son menores que las que el medidor puede medir entonces se puede caer en una subestimación del fin del período de almacenamiento. Actualmente existe una nueva manera de localizar el punto en el cual se termina el almacenamiento: utilizando las mediciones de temperatura en el fondo del pozo.
El efecto Joule-Thomson (JT) establece que cuando un fluido se expande a entalpía constante debido a una caída de presión, la temperatura del fluido cambia. De esta forma es posible tener un coeficiente JT, μJT que se define como:
Para un gas ideal, μJT es cero lo que significa que cuando un gas ideal se expande a entalpía constante no hay cambio en la temperatura; mientras que si un gas real se expande habrá un enfriamiento siempre que μJT sea positiva y un calentamiento cuando μJT sea negativa. Para gases naturales con presiones entre 5000 – 7000 psia μJT es positiva y para presiones mayores, negativa. El cambio de temperatura es complejo y depende no sólo de la composición del fluido y la caída de presión sino también del efecto de calentamiento por fricción. Este efecto viene dado por la interacción de las moléculas del fluido con el medio poroso. De esta forma se tiene que durante la producción el enfriamiento por el efecto JT así como el calentamiento por fricción son los principales factores que hacen que la temperatura del yacimiento difiera de la temperatura en la cara de la arena. El cambio de temperatura es prácticamente proporcional a la caída de presión. Del yacimiento hacia el pozo el cambio de temperatura viene ocasionado principalmente por el efecto de calentamiento por fricción mientras que en las cercanías del pozo el efecto JT es más dominante debido a que en esa zona la caída de presión es mayor debido al skin o los cañoneos. Es importante destacar que mientras menor sea la permeabilidad, mayor será el efecto de fricción.
Al graficar el cambio de temperatura contra el tiempo es posible obtener una mejor visión acerca del momento en el cual se termina el almacenamiento. Un aumento en la temperatura indica la presencia del efecto de almacenamiento mientras que un descenso abrupto representa el fin de este efecto. Esto es debido a que cuando el almacenamiento comienza la temperatura aumenta principalmente debido al calentamiento por fricción mientras que cuando la tasa se acerca a cero la fricción disminuye y la temperatura empieza a disminuir. El salto de temperatura en los tiempos tempranos de la prueba de restauración provee información cualitativa de la permeabilidad y el índice de productividad. El uso de la temperatura transiente como parámetro para analizar las pruebas de presión reviste una gran importancia en la determinación de los límites del período de almacenamiento. Si se conoce el aporte al cambio de temperatura proveniente del calentamiento por fricción y el enfriamiento por el efecto JT es posible determinar el momento en el que empieza y termina el almacenamiento con menos incertidumbre que con un medidor de flujo.
Fuente:
- Society of Petroleum Engineers (SPE) Paper #109544
