ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA Y PETRÓLEOS OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN POZOS DEL CAMPO SHUSHUFINDI EN BASE AL ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD OBTENIDO DEL ANÁLISIS DE PRUEBAS DE PRESIÓN PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIEROS EN PETRÓLEOS CHRISTIAN DANILO GARCÉS VELOZ [email protected] VÍCTOR ANDRÉS TATÉS HURTADO [email protected] DIRECTOR: Ing. RAÚL VALENCIA. Msc [email protected] Quito, junio 2012 II DECLARACIÓN Nosotros, Víctor Andrés Tatés Hurtado, Christian Danilo Garcés Veloz, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente. VÍCTOR TATÉS HURTADO CHRISTIAN GARCÉS VELOZ III CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Víctor Andrés Tatés Hurtado y Christian Danilo Garcés Veloz, bajo mi supervisión. Ing. Raúl Valencia. Msc. DIRECTOR DE PROYECTO IV AGRADECIMIENTOS En primer lugar a Dios por acompañarme en cada paso de mi vida y por bendecir el camino que he escogido. A mis padres, Adán y Blanquita, por hacer todo lo que estuvo a su alcance para que yo cumpla este sueño, que también es el suyo. A mis hermanos: Loren, Andy, Mony, Ricky y Maury por apoyarme siempre que lo necesité y darme las fuerzas para seguir adelante; a ti Dayanita, por ser mi razón para luchar. También a mis tíos y primos que siempre confiaron en mí. A mi Jhoannita, por estar siempre a mi lado en los momentos difíciles, por no dejarme caer cuando sentía que el mundo se venía sobre mí y por aguantarme todo este tiempo. A Víctor y David, que más que amigos han sido como mis hermanos, por preocuparse siempre por mí y por darme la mano para levantarme cuando estaba caído. Además quiero agradecer al resto de “Los Magníficos”: Flaco, Salo, Walter, Josué, Pablito, Rachel, Sindy, Gaby G, Gaby Z, Josefo, Wilson y Soe, quienes me acompañaron en este largo camino compartiendo tantas anécdotas que siempre llevaré en mi memoria. A Andrés: mi compañero en este proyecto, mi amigo, mi hermano… por ser la persona que nunca bajó los brazos cuando tuvimos problemas y por confiar en mí para la realización de este trabajo. Fue un honor trabajar todo este tiempo contigo y cumplir esta meta junto a la persona que tanto admiro. A la Escuela Politécnica Nacional y a los docentes de la Facultad de Ingeniería en Geología y Petróleos por dotarme de los conocimientos necesarios para el cumplimiento satisfactorio del presente trabajo, en especial al Ing. Raúl Valencia por su excelente labor como tutor y por los sabios consejos por él impartidos. A la empresa EP PETROECUADOR y todo el personal del Área Shushufindi por toda la colaboración que recibimos para la realización de este trabajo. Christian Garcés V. V AGRADECIMIENTOS “Nada en la vida ocurre por CASUALIDAD, todo se da por CAUSALIDAD” Agradezco a la vida por haberme dado la oportunidad de disfrutar de todas las cosas bellas de este mundo y de colocarme en el lugar y momento exacto en el que pude conocer a todas las personas que han formado parte de mi vida y han influenciado en ella directa e indirectamente, de TODAS he aprendido algo. A mis padres, a mi hermana y a mi abuelita, que son mi orgullo, mi ejemplo vivo de que todo se logra con esfuerzo y perseverancia; gracias a sus sabios consejos y apoyo incondicional me encuentro aquí cumpliendo uno de mis sueños, sin ustedes esto prácticamente no hubiese sido posible. Los amo: Guadalupe Hurtado M., Víctor Tatés F., Nathaly Tatés H. y Fabiola Melo M. A ti mi amor, solo tú sabes lo que he tenido que pasar, mis alegrías y mis penas, todo el esfuerzo y las ganas que he puesto para conseguir esta meta, gracias por ser mi compañera por 8 años 7 meses, eres mi pilar, me has sostenido cuando todo a mi alrededor parecía desmoronarse. Te amo Karen Lisseth Martínez Yandún. A mis tías María Judith Hurtado C. y Beatriz Hurtado C. por ser mis segundas madres y abrirme las puertas de su casa y recibirme siempre con cariño y amor. A mis amigos, “Los Magníficos”, esas son las palabras exactas para describirlos, han sido parte fundamental de mi vida, con ustedes he pasado muchas experiencias positivas, me he formado como profesional junto a ustedes y eso me alegra y enorgullece mucho, gracias por estar ahí cuando más se los necesita, gracias por sacarme una sonrisa cuando me he encontrado triste y sobre todo gracias por estar a mi lado dándome la mano cuando el resto de gente me ha dado la espalda. Los quiero amigos: Walter Haro, Josefo Brasales, Víctor Salcedo, Santiago Román, Salomé Martínez, Gaby Gómez, Gaby Zúñiga, David Meza, Josué Vásquez, Sindy Pillajo, Raquel Zambrano, Pablo Trejo, Andrea Arroyo, Wilson Proaño. A mi compañero en este proyecto Christian Garcés V., que más que un amigo es un hermano, un gusto llegar a la meta junto a ti, lo conseguimos panita. A la empresa EP PETROECUADOR por su apoyo en este proyecto, en especial al Área Shushufindi y a todos los profesionales que forman parte de ella, gracias por sus consejos que nos sirvieron de mucho para concluir este proyecto, un agradecimiento especial por su apoyo desinteresado y oportuno a los ingenieros: Edison Herrera, Jorge Dután, Miguel Orozco, Ángel Egas, Francisco Castillo, Rodrigo Loyola, Víctor Endo y Mauro Sarango. A la Escuela Politécnica Nacional, en especial a la Facultad de Ingeniería en Geología y Petróleos y a todos sus docentes por brindarme las herramientas que necesitaré para poder enfrentarme al nuevo mundo que se abre ante mí; al Ing. Raúl Valencia, tutor de este proyecto, gracias inge por brindar su tiempo, apoyo y paciencia para la culminación del mismo. V.A.T.H. VI DEDICATORIA Las largas horas de trabajo y el esfuerzo puesto en la realización de este proyecto son dedicados a mis padres, quienes me han inculcado valores, me han brindado toda su confianza y quienes nunca dudaron en apostar todo por mí. Adán y Blanca, los amo, ustedes son mi ejemplo a seguir. Nunca los decepcionaré. Christian Garcés V. VII DEDICATORIA A ustedes papá y mamá, quienes se sacrifican día a día para que nunca nos falte nada a mi ñaña y a mí, este logro es por y para ustedes. A ti Karen M. que has estado conmigo siempre, dándome una palabra de aliento cuando más lo he necesitado, todo el esfuerzo que he hecho y lo haré es por y para ti. A ti mi Juan Andrés, aunque todavía no te conozco, el solo hecho de sentirte me motiva a seguir adelante, desde ya te amo con toda mi alma hijo mío, cada sacrificio y esfuerzo que haga de hoy en adelante será para tu bienestar y el de tu preciosa madre. A dos personas muy especiales quienes lamentablemente no están a mi lado físicamente pero me acompañan en cada paso de mi vida, solo ustedes saben cuánto los extraño, estoy seguro se enorgullecen de ver que el sueño de ser petrolero que nació en mí cierto día hoy se hace realidad, esto es para ustedes: papi Fer (Fernando Hurtado C.) y mi nenita preciosa (Génesis Pamela Martínez Y.) recuerden que sólo el tiempo nos separa, los amo mucho. V.A.T.H. VIII CONTENIDO DECLARACIÓN ..................................................................................................... II CERTIFICACIÓN .................................................................................................. III AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... IV DEDICATORIA ...................................................................................................... VI CONTENIDO……………………………………………………..……………………..VIII CONTENIDO DE TABLAS ................................................................................... XV CONTENIDO DE FIGURAS ................................................................................. XX CONTENIDO DE ANEXOS ............................................................................... XXIII SIMBOLOGÍA ................................................................................................. XXIIIV RESUMEN ....................................................................................................... XXVI PRESENTACIÓN ........................................................................................... XXVIII CAPÍTULO 1 DESCRIPCIÓN DEL CAMPO SHUSHUFINDI ....................................................... 1 1.1 RESEÑA HISTÓRICA DEL CAMPO SHUSHUFINDI……………………….1 1.2 UBICACIÓN DEL CAMPO SHUSHUFINDI…………………………………..2 1.3 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA DEL CAMPO SHUSHUFINDI…………...3 1.3.1 AMBIENTES SEDIMENTARIOS………………………………………… 3 1.3.2 ESTRUCTURA DEL CAMPO SHUSHUFINDI ..................................... 3 1.3.3 FORMACIONES PRODUCTORAS DEL CAMPO SHUSHUFINDI ...... 5 1.3.3.1 Formación Hollín ........................................................................... 5 1.3.3.2 Formación Napo ............................................................................ 5 1.3.3.2.1 Arenisca “U” ............................................................................ 5 1.3.3.2.1.1 U superior ......................................................................... 5 1.3.3.2.1.2 U inferior ........................................................................... 6 1.3.3.2.2 Arenisca “T” ............................................................................ 6 1.3.3.2.2.1 T superior .......................................................................... 6 1.3.3.2.2.2 T inferior ............................................................................ 6 1.3.3.3 Formación Tena ............................................................................ 6 1.3.3.3.1 Basal Tena .............................................................................. 6 1.4 ESTADO ACTUAL DEL CAMPO SHUSHUFINDI…………………………...8 IX 1.4.1 POZOS PRODUCTORES ................................................................... 8 1.4.2 POZOS INYECTORES ........................................................................ 9 1.4.3 POZOS REINYECTORES ................................................................... 9 1.4.4 POZOS CERRADOS ........................................................................... 9 1.4.5 POZOS ABANDONADOS ................................................................. 10 1.5 CARACTERIZACIÓN DE LOS RESERVORIOS DEL CAMPO SHUSHUFINDI ……………………………………………………………………..11 1.5.1 RESERVORIO BASAL TENA ............................................................ 13 1.5.2 RESERVORIO “U” ............................................................................. 14 1.5.3 RESERVORIO “T” ............................................................................. 14 1.6 ESTACIONES DE PRODUCCIÓN DEL CAMPO SHUSHUFINDI……….16 1.7 RESERVAS DEL CAMPO SHUSHUFINDI…………………………………17 CAPÍTULO 2 PRUEBAS DE PRESIÓN APLICADAS A POZOS PETROLÍFEROS Y MÉTODOS ACTUALES DE ANÁLISIS ................................................................................... 19 2.1 FUNDAMENTOS DE PRUEBAS DE PRESIÓN…………………………...19 2.1.1 RADIO DE INVESTIGACIÓN ............................................................ 19 2.1.2 PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN ................................................... 20 2.1.3 EFECTO DE ALMACENAMIENTO ................................................... 20 2.1.3.1 Variaciones en la Presión debido al Almacenamiento ................. 22 2.1.4 EFECTO DE SKIN (S) ....................................................................... 23 2.1.4.1 Perforaciones .............................................................................. 24 2.1.4.2 Pozos Inclinados ......................................................................... 25 2.1.4.3 Penetración Parcial del Reservorio ............................................. 25 2.1.4.4 Fracturamiento Hidráulico ........................................................... 25 2.1.4.5 Pozos Horizontales ..................................................................... 25 2.1.4.6 Pozos de Gas .............................................................................. 25 2.1.4.7 Daño de Inyección ....................................................................... 25 2.2 PRUEBAS DE PRESIÓN TRANSITORIA…………………………………..26 2.2.1 PRUEBA DE RESTAURACIÓN DE PRESIÓN (BUILD UP) .............. 26 2.3 MÉTODOS DE INTERPRETACIÓN DE PRUEBAS DE PRESIÓN………29 2.3.1 MÉTODOS CONVENCIONALES ...................................................... 31 X 2.3.1.1 Prueba de Build Up ..................................................................... 31 2.3.1.1.1 Método de Horner ................................................................. 31 2.3.2 CURVAS TIPO .................................................................................. 34 2.3.2.1 Curvas Tipo de Gringarten .......................................................... 35 2.3.2.1.1 Ventajas y Limitaciones de las Curvas Tipo .......................... 37 2.3.2.2 Derivada de la Presión ................................................................ 38 2.3.2.2.1 Ventajas y Limitaciones ........................................................ 42 2.3.3 ANÁLISIS MODERNO (COMPUTACIONAL) .................................... 43 2.3.4 DIAGNÓSTICO DE UN BUILD UP .................................................... 44 2.3.4.1 Modelo del pozo .......................................................................... 44 2.3.4.2 Fenómenos dentro del reservorio ................................................ 46 2.3.4.3 Límites del Reservorio ................................................................. 47 CAPÍTULO 3 MÉTODOS PARA MEJORAR EL VALOR DEL ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD .. 51 3.1 ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD……………………………………………….51 3.1.1 ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD REAL Y TEÓRICO ........................... 52 3.1.1.1 Eficiencia de Flujo (EF) ............................................................... 53 3.1.2 ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD DE UN POZO PRODUCIENDO BAJO EL PUNTO DE BURBUJA .......................................................................... 53 3.2 IPR (INFLOW PERFORMANCE RELATIONSHIP)………………………...54 3.2.1 MÉTODO DE VOGEL........................................................................ 54 3.2.2 MÉTODO DE FETKOVICH ............................................................... 54 3.3 ESTIMULACIÓN DE POZOS………………………………………………...55 3.3.1 ESTIMULACIÓN MATRICIAL ............................................................ 55 3.3.1.1 Formas de Aplicación de Tratamientos Ácidos ........................... 58 3.3.1.2 Diseño del Tratamiento ............................................................... 59 3.3.2 FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO .................................................. 61 3.3.2.1 Formación de la Fractura ............................................................ 62 3.3.2.1.1 Orientación de la Fractura ..................................................... 62 3.3.2.1.2 Forma de la Fractura ............................................................. 63 3.3.2.2 Hidráulica del Fracturamiento...................................................... 64 3.3.2.3 Diseño del Tratamiento ............................................................... 64