REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA DECANATO NÚCLEO CARACAS DEPARTAMENTO DE POSTGRADO Producto 2: DETERMINACION DE LA PRODUCTIVIDAD MAXIMA EN POZOS MULTILATERALES EN FUNCION DE LA CONFIGURACION GEOMETRICA, NÚMERO DE RAMAS, NUMERO DE ONDULACIONES Y LONGITUD DE LA SECCION HORIZONTAL DE LOS TRAMOS Autor: Ing. Tirso González
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA DECANATO NÚCLEO CARACAS
DEPARTAMENTO DE POSTGRADO
Producto 2: DETERMINACION DE LA PRODUCTIVIDAD MAXIMA EN POZOS MULTILATERALES EN FUNCION DE LA CONFIGURACION
GEOMETRICA, NÚMERO DE RAMAS, NUMERO DE ONDULACIONES Y LONGITUD DE LA SECCION HORIZONTAL DE LOS TRAMOS
Autor: Ing. Tirso GonzálezC.I. 13.070.600
Caracas, Marzo de 2015
CAPITULO I
Planteamiento Del Problema
La perforación de pozos multilaterales es una actividad que se ha
venido practicando desde la década de los 80, se inició con la perforación de
pozos horizontales, y la aplicación de los llamados pozos de reentrada,
reentry, que así lo permitía la tecnología del momento con la aplicación de
cucharas deflectoras , (whipstock), y motores de fondo, los pozos
horizontales aumentan la productividad hasta en cinco veces la producción
de un pozo vertical, ahora con la perforación de pozos multilaterales la
productividad aumenta hasta en 10 veces en comparación con pozos
verticales además de que la relación ingreso-costo se reduce, por lo que la
actividad de perforación de pozos multilaterales luce muy atractiva para
yacimientos de crudo pesado y extrapesado , pues se aumenta el área de
contacto con el reservorio lo que se traduce en un incremento del índice de
productividad.
En Venezuela en la faja petrolífera del Orinoco, se tienen yacimientos
de arenas poco consolidadas con permeabilidades del orden de los mil
milidarcy, pero con petróleo de viscosidades del orden de los 200 a 500
centipoise, en arenas lenticulares y estratificadas con poco profundidad del
orden de los 3000 pies, la perforación de pozos multilaterales ha sido una
actividad muy atractiva para estos tipos de yacimientos, y se ha venido
aplicando.
Por otro lado se ha observado que en los pozos multilaterales a
medida que se aumenta el número de ramas aumentan el índice de
productividad en menor proporción hasta acercarse a un valor fijo.
Durante la actividad de perforación direccional la trayectoria del pozo
experimenta desviaciones, que generan curvaturas y ondulaciones de modo
que afectan la productividad del pozo, tales crestas y depresiones causan
una pérdida de la capacidad de flujo del fluido en el interior de la rama del
pozo.
Otro fenómeno que se presenta es la influencia del borde del
yacimiento en la distribución de presión o en el potencial de flujo hacia las
ramas del pozo multilateral así como el ángulo que forma la rama con la
sección horizontal principal, la primera variable afecta la geometría de
colocación de las ramas, con la finalidad de reducir la interferencia entre las
áreas o volúmenes de drenaje de cada rama, y la segunda minimizar los
vórtices generados por la unión de dos corrientes de flujo en una bifurcación.
O en la unión de la rama lateral con la rama principal del pozo multilateral, lo
que induce a formular las siguientes interrogantes.
-¿Cuánto es el número máximo de ramas que debe tener un pozo
horizontal en una misma arena?
-¿Cuantos pozos horizontales se pueden derivar de un pozo vertical
para producir de una misma arena?
-¿Cuál es la longitud optima de cada rama en la arena?
-¿Cuántas ondulaciones puede tener cada rama para maximizar la
producción?
-¿Cuál es la configuración geométrica que minimiza la interferencia?
Objetivo General
Determinar la productividad máxima en pozos multilaterales en
función de la configuración geométrica, número de ramas, número de
ondulaciones y longitud de la sección horizontal de los tramos
Objetivos Específicos
-Establecer el número de ramas que debe tener un pozo horizontal en
una misma arena para optimizar el índice de productividad.
-Cuantificar el número de pozos horizontales que maximizan en índice
de productividad, derivados de un mismo pozo vertical.
-Identificar la longitud de la sección horizontal de cada rama que
maximiza el índice de productividad. Del pozo multilateral.
-Examinar la influencia de las ondulaciones en el índice de
productividad del pozo multilateral
-Formular la configuración geométrica que maximiza el índice de
productividad del pozo multilateral tomando en cuenta el fenómeno de
interferencia y los bordes de la arena.
Justificación de la investigación
Con el alcance de los objetivos planteados en la investigación se logra
optimizar la actividad de perforación de pozos multilaterales, asi como la
productividad ya que se reduce el tiempo de perforación y las horas hombre
de trabajo ya que se cuenta con la información de cantidad de ramas a
perforar, longitud de cada rama, configuración geométrica, colocación de una
rema con respecto a la otra, mejorar los indicadores económicos de
rentabilidad de proyectos de inversión petrolera.
Por otro lado se reduce el impacto ambiental ya que se minimiza la
cantidad de tubería a utilizar, mechas, volumen de lodo de perforación, se
ahorra energía. Se aclaran dudas acerca de la influencia de las ondulaciones
en el índice de productividad, de los pozos multilaterales, se aporta un
conocimiento para contribuir con el desarrollo de la patria de bolívar.
CAPITULO II
Antecedentes De La Investigación
El capítulo de la presente investigación se compone de los
antecedentes, marco teórico referencial, bases legales, conceptualización de
variables, definición de términos básicos.
Los antecedentes de la investigación, son aquellos estudios realizados
anteriormente, relacionados con la temática de este trabajo de investigación,
en ese sentido (Arias, 2006), se refieren a todos los trabajos de investigación
que anteceden al nuestro, es decir aquellos trabajos en los que se haya
manejado la misma variable o se hayan propuestos objetivos similares,
además sirven de guía al investigador y le permiten hacer comparaciones y
tener ideas, sobre cómo se trató el problema en esa oportunidad.
Un antecedente importante de esta investigación es el trabajo especial
de grado realizado por (De la Vega C. Jasendy B., 2009), titulado
“Evaluación de la productividad De un Pozo Multilateral.” El cual se planteó
como objetivo general evaluar la productividad de un pozo multilateral,
llegando a la conclusión un poco cualitativa de la evaluación de la
productividad de un pozo multilateral.
El segundo estudio consultado es el artículo publicado en la revista
iraní de ingeniería química titulado, “Modeling of Inflow Well Performance of
Multilateral Wells: Employing the Concept of Well Interference and the Joshi's
Expression” por (Shadizadeh, 2011) el cual llego a las siguientes conclusión:
mediante la aplicación del concepto de longitud equivalente de un pozo
multilateral, todas las ecuaciones de productividad para pozos horizontales
se pueden emplear para evaluar el rendimiento de un pozo multilateral,
perforar más de cuatro ramas laterales en un pozo multilateral no mejora de
manera significativa la productividad del pozo multilateral. Finalmente obtuvo
dos correlaciones para estimar los rendimientos de pozos multilaterales con
un número par e impar de ramas respectivamente.
Seguidamente (Kamkon, 2007), en el estudio “Modeling Performance
Of Horizontal, Undulating, And Multilateral Wells”. Llego a la conclusión que
la distribución de flujo y distribución de la presión en los pozos horizontales
muestra que la distribución de la productividad a lo largo de pozo horizontal
tiene forma de “W” cuando la longitud de la sección horizontal es
relativamente larga en comparación con la longitud del yacimiento. Cuando la
longitud del pozo es relativamente corta en comparación con la longitud del
yacimiento, la distribución de la productividad se convierte en forma “U”.
Finalmente (Taha Murtuza Husain, 2011) en su informe
“Economic Comparison of MultiLateral Drilling over Horizontal
Drilling for Marcellus Shale Field Development” establece que en el criterio
de selección de pozos multilaterales se toma en cuenta la longitud de la
sección horizontal por un lado y por otro el angulo entre la rama lateral y la
sección horizontal principal, llegando a la conclusión de que mientras la
longitud de la rama es mayor se obtiene una mayor productividad del pozo
multilateral, y que el ángulo optimo entre la rama y la sección horizontal
principal es de 45° ya que evita la formación de flujo cruzado y vórtices que
reducen la productividad del pozo.
Bases Teóricas
Citando a (Arias, 2012, pág. 107). “ Las base teóricas implican un
desarrollo amplio de los conceptos y preposiciones que conforman el punto
de vista o enfoque adaptado, para sustentar o explicar el problema
planteado.”
Por otro lado Según (Bavaresco, 2006, pág. 68) las bases teóricas
tiene que ver con las teorías que brindan al investigador el apoyo inicial
dentro del conocimiento del objeto de estudio, es decir, cada problema posee
algún referente teórico, lo que indica, que el investigador no puede hacer
abstracción por el desconocimiento, salvo que sus estudios se soporten en
investigaciones puras o bien exploratorias. Ahora bien, en los enfoques
Establecer el número de ramas que debe tener un pozo horizontal en una misma arena para optimizar el índice de productividad.
Cantidad de
ramas
Es el número de pozos
horizontales que se
derivan de la sección
horizontal principal
Cuantificar el número de pozos horizontales que maximizan en índice de productividad, derivados de un mismo pozo vertical.
Numero de
pozos
horizontales
Numero de pozos
horizontales que se
conectan con un mismo
pozo vertical
Identificar la longitud de la sección horizontal de cada rama que maximiza el índice de productividad. Del pozo multilateral.
Longitud Es la distancia de la
sección que es paralela al
tope y a la base del
yacimiento desde el talón
del pozo horizontal hasta
el final del pozo
-Examinar la influencia de las ondulaciones en el índice de productividad del pozo multilateral
Numero de
ondulaciones
Es el número de crestas y
valles que se generan en
la trayectoria de
perforación
Formular la configuración geométrica que maximiza el índice de productividad del pozo multilateral tomando en cuenta el fenómeno de interferencia y los bordes de la arena.
Configuración
geométrica
CAPÍTULO III
Marco Metodológico
Diseño de la Investigación
Podemos comenzar este apartado definiendo metodología como un
procedimiento sistemático por medio del cual el investigador busca obtener
resultados satisfactorios sobre los objetivos planteados.
Este procedimiento puede ser un plan ben detallado y complejo de
actividades a cumplir o una serie de pasos secuenciales o alternativos a
través de los cuales se lograran los objetivos, por lo tanto el objetivo del
marco metodológico consiste en definir las estrategia metodológicas que se
utilizaran para obtener el conocimiento, producto del proceso investigativo a
desarrollarse. Por otro lado la estrategia metodológica es el conjunto de
métodos y técnicas necesarias para la realización una investigación.
El presente estudio está encuadrado dentro de una investigación con
diseño no experimental ya que no se va a modificar la realidad en el lugar
donde se desenvuelve, es decir el investigador no altera las variables
independiente del estudio.
“Diseño no experimental es el que se realiza sin manipular en forma
deliberada ninguna variable. El investigador no sustituye intencionalmente las
variables independientes. Se observan los hechos tal y como se presentan
en su contexto real y en un tiempo determinado o no, para luego analizarlos.
Por lo tanto en este diseño no se construye ninguna situación especifica si no
que se observan las que existen. Las variables independientes ya han
ocurrido y no pueden ser manipuladas, lo que impide influir sobre ellas para
manipularlas”. (Stracuzzi, Pestana, 2006)
Diseño bibliográfico
Según el autor (Santa palella y feliberto Martins (2010)), define: el
diseño bibliográfico, se fundamenta en la revisión sistemática, rigurosa y
profunda del material documental de cualquier clase. Se procura el análisis
de los fenómenos o el establecimiento de la relación entre dos o más
variables. Cuando opta por este tipo de estudio, el investigador utiliza
documentos, los recolecta, selecciona, analiza y presenta resultados
coherentes. (pa.87)
Tipo de Investigación
Según (Arias, 2012)” la investigación de campo es aquella que
consiste en la recolección de datos directamente de los sujetos investigados,
o de la realidad donde ocurren los hechos (datos primarios) , sin manipular o
controlar variable alguna, es decir , el investigador, obtiene la información
pero no altera las condiciones existentes. De allí su carácter de investigación
no experimental.”
Investigación documental
Según el autor (Santa palella y feliberto Martins (2010)), define: La
investigación documental se concreta exclusivamente en la recopilación de
información en diversas fuentes. Indaga sobre un tema en documentos-
escritos u orales- uno de, los ejemplos mas típicos de esta investigación son
las obras de historia. (pag.90)
Investigación documental o diseño documental.
Según el autor (Fidias G. Arias (2012)), define: la investigación
documental es un proceso basado en la búsqueda, recuperación, análisis,
crítica e interpretación de datos secundarios, es decir, los obtenidos y
registrados por otros investigadores en fuentes documentales: impresas,
audiovisuales o electrónicas. como en toda investigacion, el propósito de
este diseño es el aporte de nuevos conocimientos.(pag.27)
Nivel de la investigación
Según (Stracuzzi, Pestana, 2006) “El nivel de la investigación tal
como lo plantea (Arias, 2012), se refiere “al grado de profundidad con que se
aborda un objeto o fenómeno” p(47). El tipo de investigación a realizar
determina los niveles que es preciso desarrollar.” P (103).
La investigación de campo comprende los siguientes niveles.
Exploratorio: es el inicio de cualquier proceso científico. Se realiza
especialmente cuando el tema elegido ha sido poco examinado.
Descriptivo: el propósito de este nivel es el de interpretar realidades
de hechos, incluye descripción, registro, análisis e interpretación de la
naturaleza actual, composición o procesos de los fenómenos.
Por lo antes expuesto esta investigación toma un nivel descriptivo.
Población y Muestra
Segun (Arias, 2012), “la población es un conjunto finito o infinito de
elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las
conclusiones de la investigación. Esta queda delimitada por el problema y
por los objetivos de estudio”
Por otro lado (Silva, 2007) plantea “una población está determinada
por ciertas características que la distinguen, por lo tanto el conjunto de
elemento, que posean esa característica se denomina población o universo”.
La muestra según (Silva, 2007). “ es parte de un colectivo, un
subconjunto de unidades de análisis representativas de la población, que el
investigador selecciona con la finalidad de obtener información precisa que
caracteriza el colectivo.” Por otro lado (Stracuzzi, Pestana, 2006) plantean
que “la muestra representa un subconjunto de la población, accesible y
limitado, sobre el que realizamos las mediciones o el experimento con la idea
de obtener conclusiones generalizables a la población.”
Técnicas Recolección De Datos
Para el acopio de los datos pertinentes en función de los objetivos
definidos en la presente investigación es necesario aplicar técnicas e
instrumentos que faciliten y aseguren este proceso. En tal sentido, (Arias,
2012), señala que las técnicas de recolección de datos “son las distintas
formas o maneras de obtener información.” (p. 67). Entre estas: la
observación directa, la encuesta en sus dos modalidades (entrevista o
cuestionario), el análisis documental, análisis de contenido, entre otros.
Modalidades de la observación científica.
-Observación directa la observación es directa cuando el investigador
se pone en contacto personalmente con el hecho o fenómeno que trata de
investigar.
-Observación indirecta: cuando el investigador entra en conocimiento
del hecho o fenómeno a través de las observaciones realizadas por otra
persona.
-Observación participante: cuando el investigado se incluye en el
fenómeno estudiado.
-Observación no participante: es aquella en la que se recoge la
información desde afuera, sin intervenir para nada en el objeto de estudio.
La entrevista como lo indica (Stracuzzi, Pestana, 2006) “ es una
técnica que permite obtener datos mediante un dialogo que se realiza entre
dos personas cara a cara: el entrevistador “investigador” y el entrevistado; la
intención es obtener información que posea este último.
La encuesta de acuerdo a (Arias, 2012). “ se define como una técnica
que pretende obtener información que suministra un grupo o muestra de
sujetos acerca de si mismos, o en relación con un tema en particular”.
Este estudio emplea la técnica de recolección de datos denominada
observación directa, no participante de campo, ya que el investigador
observa el fenómeno de estudio directamente y sin intervenir en él.
Instrumentos de Recolección de datosSegún (Arias, 2012), un instrumento de recolección de datos es
cualquier, recurso dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza
para obtener, registrar o almacenar información.” Entonces se puede
parafrasear que un instrumento es un medio mediante el cual, el
investigador registra los datos obtenidos como resulta de la aplicación de la
técnica de recolección de datos.
Validez de instrumentoDe acuerdo a lo planteado por (Silva, 2007), “la validez de un
instrumento se refiere a la relación que existe entre lo que se mide y lo que
se quiere medir. Hay varios métodos para garantizar su evidencia: validez de
contenido de constructo, de criterio, interna y externa. Los de más frecuente
aplicación son los dos primeros”
Confiabilidad del instrumentoCitando a (Silva, 2007). “la confiabilidad se refiere a la estabilidad,
consistencia, y exactitud de los resultados, es decir que los resultados
obtenidos por el instrumento sean similares si se vuelven a aplicar sobre las
mismas muestras en igualdad de condiciones. Hay diferentes maneras de
determinar la confiabilidad de un instrumento: test/retest; formas
equivalentes; división por mitades, análisis de homogeneidad de ítems.”
Técnicas de análisis e interpretación de DatosDe acuerdo a (Silva, 2007) “Analizar consiste en separar los
elementos básicos de la información y examinarlos con el propósito de
responder a las distintas interrogantes planteadas en la investigación.” Y la
definición de interpretación es “el proceso mediante el cual se trata de
encontrar un significado más amplio a la información empírica recabada”
Las técnicas aplicadas para interpretar los datos son las de la
estadística descriptiva, que consiste en la presentación de gráficos y tablas
con la finalidad de resumir y describir los datos.
Operacionalización de Variables
Según (Sabino, 2000), “se llama Operacionalización al proceso que
sufre una variable (o un concepto en general) de modo tal que a ella se le
encuentran los correlatos empíricos que permiten evaluar su
comportamiento.” (Pág., 131)
Por otro lado (Silva, 2007), indica que la definición operacional “es el
enunciado de la selección de los referentes empíricos concretos(indicadores)
contenidos en la dimensión, descrito de tal manera que evite la ambigüedad
en el uso de los términos, exprese la respectiva unidad de medida del
indicador y la forma de calcularlo”(Pág. 80)
Variable Tipo de variable
Dimensión Definición operacional
indicador
Cantidad de ramas
independiente En un mismo
plano horizontal
Es el número de
pozos
horizonales en
un mismo plano
horizonal
Numero entero
positivo
Numero de pozos horizontales
independiente En un mismo
plano vertical
Es el numero de
pozos
horizonales en
un mismo plano
Numero entero
positivo
Longitud independiente En la horizontal Distancia del
talon al fin de la
sección
horizontal
Metros o pies
Numero de ondulaciones
independiente En un plano
vertical
Numero de
crestas y valles
en la trayectoria
de la sección
horizontal
Numero entero
positivo
Configuración geométrica
independiente Vertical y
horizontal
Forma de
colocación de
las ramas
Tenedor=1
Horizontal
apilado=2
Horizontal
planar =3
BibliografíaArias, F. G. (2006). El Proyecto de investigacion. Caracas: Episteme.
Arias, F. G. (2012). El Proyecto de investigacion. Caracas: Episteme.
Bavaresco, A. (2006). Proceso Metodologico En La Investigacion. Maracaibo: universidad del zulia.
De la Vega C. Jasendy B. (2009). Evaluacion De la Productividad De Un Pozo Multilateral. mexico.
FEDUPEL. (2003). Manual de tesis de grado de especializacion y maestria y tesis doctorales de la Universidad Pedagogica Experimental Libertador. caracas: FEDUPEL.
Kamkon, R. (2007). Modeling Performance Of Horizontal, Undulating and Multilateral wells. SPE Jornal.
Risquez. (2006). Metodologia DE La Investigacion. Maracaibo.
Sabino, C. (2000). El Proceso De Investigacion. Caracas: Panapo.
Shadizadeh. (2011). Modeling of Inflow Well Performance of multilateral wells:emploing the the concept of Wells interference and the Joshi Expresion. Iran journal of Chemical Engineering, 119-133.
Silva, J. A. (2007). Metodologia De La Investigacion elementos Basicos. Caracas: COBO.
Stracuzzi, Pestana. (2006). Metodologia de la investigacion Cuantitativa. caracas: FEDUPEL.
Taha Murtuza Husain. (2011). Economic Comparison of MultiLateral Drilling over Horizontal Drilling for Marcellus Shale Field Development. Pensilvanya.