Capacidad de Producción de un Sistema Petrolero
La tasa de producción de un pozo es producto de un perfecto balance entre la oferta de energía del yacimiento y la demanda de energía del pozo, incluyendo sus facilidades de transporte en la superficie. Para realizar este balance, es necesario cuantificar el consumo de energía en los distintos componentes del sistema de producción. Inicialmente, la energía del yacimiento es, por lo general muy alta y el pozo producirá por flujo natural altos caudales de líquido. No obstante, para explotarlo eficientemente es necesario controlar la tasa de producción de los pozos. Con el tiempo, la energía del yacimiento será insuficiente para levantar los fluidos desde el fondo hasta la superficie y el pozo dejará de producir por flujo natural.
El proceso de producción en un pozo de petróleo comprende el recorrido de los fluidos desde el radio externo de drenaje en el yacimiento hasta el separador de producción en la estación de flujo. El sistema de producción esta compuesto por cuatro módulos principales: Yacimiento, Completación, Pozo y Línea de Flujo en la superficie.Existe una presión de partida de los fluidos en ese proceso de producción que es la presión estática del yacimiento, y una presión final de entrega que es la presión del separador en la estación de flujo. La perdida de energía a través de cada componente es función de las características de los fluidos producidos, y especialmente, del caudal de flujo transportado.
De tal manera, que la capacidad de producción del sistema responde a un balance de energía, donde la suma de las perdidas de energía, expresada en forma de presión de cada componente, es igual a la perdida total. Tradicionalmente, el balance de energía se realizaba en el fondo del pozo; pero la disponibilidad actual de simuladores en el proceso de producción permite establecer ese balance en otros puntos de la trayectoria del proceso que se conocen con el nombre de nodos.
Para realizar el balance de energía en los nodos, se toman varias tasas de flujo con las cuales se determina la presión con la cual el fluido entra al nodo y la presión requerida para salir del mismo.
La representación gráfica de la presión de llegada de los fluidos al nodo, en función del caudal o tasa de producción, se denomina curva de oferta de energía del yacimiento (“inflow curve”). Asimismo, la representación gráfica de la presión requerida a la salida del nodo, en función del caudal de producción, se denomina curva de demanda de energía del pozo (“outflow curve”). La intersección de ambas curvas establece la capacidad de producción del sistema.
La capacidad de producción del sistema puede calcularse de dos maneras: analíticamente, mediante ensayo y error, donde se asumen valores de tasa de producción hasta conciliar la oferta y la demanda, y gráficamente, interceptando las curvas de oferta y demanda.
Disminución de la Capacidad de Producción
A través del tiempo, la oferta de energía del yacimiento en el fondo del pozo puede reducir a consecuencia de la disminución de presión estática y del indice de productividad. Adicionalmente, la demanda de energía en el fondo puede aumentar a consecuencia del incremento del porcentaje de agua. En ambos casos, el resultado es que la capacidad de producción del sistema disminuye.
En otras situaciones más criticas puede suceder que la demanda de energía en el nodo sea siempre mayor que la oferta de energía del yacimiento para cualquier tasa de flujo. En estas circunstancias, el pozo "muere", es decir, deja de producir por flujo natural. Cuando esto ocurre, se requiere el uso de una fuente externa de energía para lograr conciliar la oferta con la demanda de energía. La utilización de esta fuente es con el fin de levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador, es lo que se denomina levantamiento artificial.
El propósito de los métodos de levantamiento artificial es minimizar los requerimientos de energía en la cara de la formación productora, con el objeto de maximizar el diferencial de presión a través del yacimiento y provocar, de esta manera, la meyor afluencia de fluidos, sin que se generen problemas de producción: arenamiento, conificación de agua, entre otros.
