35
CHAPTER 7 OIL WELL PERFORMANCE This chapter presents the practical reservoir engineering equations that are designed to predict the performance of vertical a nd horizontal oil wells. The chapter also describes some of the factors th at are governing the flow of fluids from the formation to the wellbore and how these fac¬ tors may affect the production performance of the well. The analysis of the production performance is essentially based on the following fluid and well characteristics: Fluid PVT properties Relative permeability data Inflow-performance-relationship (IPR) VERTICAL OIL WELL PERFORMANCE Productivity Index and IPR A commonly used measure of the ability of the well to produce is the Productivity Index. Defined by the symbol J, the product ivity index is the ratio of the total liquid flow rate to the press ure drawdown. For a water-free oil production, the productivity index is given by:

Produccion de Petroleo

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CAMPO PETROLERO

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Page 1: Produccion de Petroleo

CHAPTER 7

OIL WELL PERFORMANCE

This chapter presents the practical reservoir engineering equations thatare designed to predict the performance of vertical and horizontal oilwells. The chapter also describes some of  the factors that are governingthe flow of fluids from  the formation to the wellbore and how these fac¬tors may affect the production performance of the well. The analysis ofthe production performance is essentially based on the following fluidand well characteristics:

• Fluid PVT properties• Relative permeability data• Inflow-performance-relationship (IPR)

VERTICAL OIL WELL PERFORMANCE

Productivity Index  and IPR

A commonly used measure of the ability of the well to produce is theProductivity Index. Defined by the symbol J, the productivity index isthe ratio of the total liquid flow rate to the pressure drawdown. For awater-free oil production, the productivity  index  is given by:

J = = � (7.1)Pr - Pwf

where Q�, = oil flow rate, STB/dayJ = productivity index, STB/day/psiPj = volumetric average drainage area pressure  (static pressure)

484

Page 2: Produccion de Petroleo

Oil Well Performance 485

Pwf = bottom-hole  flowing pressureAp = drawdown, psi

The productivity index is generally measured during a production teston the well. The well is shut-in until the static reservoir pressure isreached. The well  is then allowed to produce at a constant flow rate of Qand a stabilized bottom-hole flow pressure of p�f. Since a stabilized

tom-

time the well is to flow. The productivity index is then calculated fromEquation 7-1.It is important to note that the productivity index is a valid measure of

the well productivity potential only if the well is flowing at pseudosteady-

illustrated  in Figure 7-

period, the calculated values of the productivity  index will vary dependingupon the time at which the measurements of p„f are made.

X4)■oC

>

'O2r

i

Product iv i ty index

Time

Figure 7-1. Productivity index during f low regimes.

486 Reservoir Engineering Handbook

f       \

Ho Bo In -0.75  + Sr

V w y

f       \

Ho Bo In -0.75  + sUwV

Page 3: Produccion de Petroleo

J =

0.00708 k�h

The productivity index can be numerically calculated by recognizingthat J must be defined in terms of semisteady-state flow conditions.Recalling Equation 6-149:

(7-2)

The above equation is combined with Equation 7-1 to give:

(7-3)

where J = productivity  index, STB/day/psiko = effective permeability of the oil, mds = skin  factorh = thickness, ft

The oil relative permeability concept can be conveniently introducedinto Equation 7-3 to give:

J =

0.00708 hk(7-4)

In r, -0.75  + s

Since most of  the well life is spent in a flow regime that is approxi¬mating the pseudosteady-state, the productivity index is a valuable

methodology for predicting the future performance of wells. Further, bymonitoring the productivity index during the life of a well, it is possibleto determine if the well has become damaged due to completion,workover, production, injection operations, or mechanical problems. Ifa measured J has an unexpected decline, one of the indicated problemsshould be  investigated.A comparison of productivity indices of different wells in the same

reservoir should also indicate some of the wells might have experiencedunusual difficulties or damage during completion. Since the productivity

Oil Well Performance 487

indices may vary from well to well because of the variation in thicknessof the  reservoir, it  is helpful  to normalize  the indices by dividing each by

Page 4: Produccion de Petroleo

the thickness of the well. This is defined as the specific productivityindex J�, or:

J _J_ _Qo' h h(pr-pwf)(7-5)

Assuming that the well's productivity index is constant, Equation 7-1can be rewritten as:

Qo = J(Pr- Pwf) = J�P (7-6)

where Ap = drawdown, psiJ = productivity index

Equation 7-6 indicates that the relationship between and Ap is astraight line passing through the origin with a slope of J as shown in Fig¬ure 7-2.

Pressure

Figure 7-2, vs. Ap relationship.

Slope = -1/J

Page 5: Produccion de Petroleo

Qo STB/day AOF

488 Reservoir Engineering Handbook

Alternatively, Equation 7-1 can be written as:

Pwf=Pr-(j]Qo(7-7)

The above expression shows that the plot p��,f against Q�, is a straightline with a slope of ( -1 / J ) as shown schematically in Figure 7-3. Thisgraphical representation of the relationship that exists between the oilflow rate and bottom-hole flowing pressure is called the inflow perfor¬mance relationship and referred to as IPR.Several important features of the straight-line IPR can be seen in Fig¬

ure 7-3:

• When p�vf equals average  reservoir pressure, the  flow  rate is zero due  tothe absence of any pressure drawdown.• Maximum rate of  flow occurs when p�f is zero. This maximum rate iscalled absolute open flow and referred  to as AOF. Although in practicethis may not be a condition at which the well can produce, it  is a usefuldefinition that has widespread applications in the petroleum industry

Figure 7-3. IPR.

Oil Well Performance 489

(e.g., comparing flow potential of different wells in  the  field). The AOFis  then calculated by:

Page 6: Produccion de Petroleo

AOF = J Pr

• The slope of the straight line equals the reciprocal of the productivityindex.

Example 7-1

A productivity test was conducted on a well. The test results indicate thatthe well is capable of producing at a stabilized flow rate of 110 STB/dayand a bottom-hole flowing pressure of 900 psi. After shutting the well for24 hours, the bottom-hole pressure reached a static value of 1300 psi.Calculate:

• Productivity index•AOF• Oil  flow  rate at a bottom-hole  flowing pressure of 600 psi• Wellbore flowing pressure  required to produce 250 STB/day

Solution

a. Calculate J from Equation 7-1:

J =--= 0.275 STB/psi1300-900

b. Determine  the AOF from:

AOF = J  (Pr - 0)

AOF = 0.275 (1300 - 0  ) = 375.5 STB/day

c. Solve for the oil-flow  rate by applying Equation 7-1:

Qo = 0.275 (1300 - 600) = 192.5 STB/day

d. Solve  for p��f by using Equation 7-7:

490 Reservoir Engineering Handbook

Equation 7-6 suggests  that the  inflow  into a well  is directly proportion¬al to the pressure drawdown and the constant of proportionality is theproductivity index. Muskat and Evinger (1942) and Vogel (1968)observed that when the pressure drops below the bubble-point pressure,the IPR deviates from that of the simple straight-line relationship asshown in Figure 7-4.Recalling Equation 7-4:

Page 7: Produccion de Petroleo

J =

In

0.00708 hk/ \

-0.75-hs 1�0 Bo

Treating the term between the two brackets as a constant c, the aboveequation can be written in  the  following  form:

J = c (7-8)

Figure 7-4. IPR below p�.

k™ = 1

\     /

///Ma

///

Page 8: Produccion de Petroleo

\\

\

Oil Well Performance

With the coefficient c as defined by:

0.00708 khc

491

•Ir, -0.75  + s

Equation 7-8 reveals that the variables affecting the productivity  indexare essentially  those  that are pressure dependent, i.e.:

• Oil viscosity• Oil formation volume factor Bg• Relative permeability  to oil

Figure 7-5 schematically illustrates the behavior of those variables as afunction of pressure. Figure 7-6 shows the overall effect of changing thepressure on the term (kro/|j,oPo). Above the bubble-point pressure pt,, therelative oil permeability k� equals unity (k�o = 1) and the term (k�o/iXoBg)is almost constant. As the pressure declines below p�,, the gas is released

Pressure

Figure 7-5. Effect of pressure on Bq, and k,

492 Reservoir Engineering Handbook

Page 9: Produccion de Petroleo

Pressure

r,

Figure 7-6. kro/|J,oBo as a function of pressure.

from solution, which can cause a large decrease in both  k�o and (k„/|a,oBo).Figure 7-7 shows qualitatively the effect of reservoir depletion on the IPR.There are several empirical methods that are designed to predict the

non-linearity behavior of  the IPR for solution gas drive reservoirs. Mostof these methods require at least one stabilized  flow test  in which and

p�yf are measured. All the methods include the following two computa¬tional steps:

• Using the stabilized flow test data, construct the IPR curve at the cur¬rent average reservoir pressure p�.• Predict future inflow performance relationships as to the function ofaverage  reservoir pressures.

The  following empirical methods that are designed  to generate  the cur¬rent and future inflow performance relationships:

• Vogel's Method• Wiggins' Method• Standing's Method• Fetkovich's Method• The Klins-Clark Method

Oil Well Performance 493

Page 10: Produccion de Petroleo

Figure 7-7. Effect of reservoir pressure on IPR.

Vogel's Method

Vogel (1968) used a computer model to generate IPRs for severalhypothetical saturated-oil reservoirs that are producing under a wide

range of conditions. Vogel normalized  the calculated IPRs and expressedthe relationships in a dimensionless form. He normalized the IPRs byintroducing  the following dimensionless parameters:

dimensionless pressure =Pr

dimensionless pressure = Qo

(�Qo)max

where (Qo)max is the flow rate at zero wellbore pressure,  i.e., AOF.

494 Reservoir Engineering Handbook

Vogel plotted the dimensionless IPR curves for all the reservoir casesand arrived at the following relationship between the above dimension-less parameters:

(�o)ma)= 1-0.2 Pwf

Pr0.8 Pwf

Pr(7-9)

where Qg = oil rate at p�f(Qo)max = maximum oil flow rate at zero wellbore pressure,  i.e., AOF

Pr = current average reservoir pressure, psig

Page 11: Produccion de Petroleo

Pwf = wellbore pressure, psig

Notice  that p�f and p� must be expressed in psig.Vogel's method can be extended to account for water production by

replacing the dimensionless rate with QL/(QL)max where Ql = Qo + QwThis has proved to be valid for wells producing at water cuts as high as97%. The method requires the following data:

• Current average reservoir pressure p�• Bubble-point pressure pi,

• Stabilized flow  test data that include Qo at p�f

Vogel's methodology can be used to predict the IPR curve for the fol¬

lowing  two types of reservoirs:

• Saturated oil reservoirs  p� < pt,• Undersaturated oil reservoirs Pr > pj,

Sa

turated Oil Reservoirs

When the reservoir pressure equals the bubble-point pressure, the oilreservoir is referred to as a saturated-oil reservoir. The computationalprocedure of applying Vogel's method in a saturated oil reservoir  to gen¬erate the IPR curve for a well with a stabilized flow data point, i.e., arecorded value at p�f, is summarized below:

Oil Well Performance 495

Step 1. Using  the stabilized flow data, i.e., Q�, and calculate:

(Qo)max from Equation 7-9, or

Step 2. Construct the IPR curve by assuming various values for p�j and

calculating  the corresponding from:

/             \

Pwf -0 .8 Pwf

I Pr ; I Pr .

/             \ f          \

Q =(q )�0     V�oVax1-0.2 Pwf -0 .8 Pwf

V Pr . I Pr .

Page 12: Produccion de Petroleo

\2'

Example 7-2

A well is producing from a saturated reservoir with an average reser¬

voir pressure of 2500 psig. Stabilized production test data indicated thatthe stabilized rate and wellbore pressure are 350 STB/day and 2000 psig,respectively. Calculate:

• Oil  flow  rate at p��,f = 1850 psig• Calculate oil flow  rate assuming constant J• Construct  the IPR by using Vogel's method and the constant productivi¬ty  index approach.

Solution

Part A.

Step 1. Calculate (Qo)max-

(Q ) = 350/ 1-0.2�2000�

�2500

y

-0.��2000�

�2500�

= 1067.1 STB/day

496 Reservoir Engineering Handbook

Step 2. Calculate at p�f = 1850 psig by using Vogel's equation

= 1067.1 1-0 .2 1850

2500

-O.J 1850

2500= 441.7 STB/day

Part B.

Q =(Q ) 1-0.2 Pwf -0 .8 Pwf

, Pr , , Pr ,

Page 13: Produccion de Petroleo

Calculating oil  flow rate by  using the constant J approach

Step 1. Apply Equation 7-1 to determine J

J =  - 350

2500-2000■ = 0.7 STB/day/psi

Step 2. Calculate Q�,

=  J (= 0.7 (2500 - 1850) = 455 STB/day

Part C.

Generating the  IPR by  using the constant J approach and Vogel's method:

Assume several values for p�f and calculate the corresponding Q�.

Vogel's Qo = J (� -  pJ

2500 0 0

2200 218.2 2101500 631.7 7001000 845.1 1050500 990.3 14000 1067.1 1750

Undersaturated Oil Reservoirs

Beggs (1991) pointed out that in applying Vogel's method for under-saturated reservoirs, there are two possible outcomes to the recordedstabilized flow test data  that must be considered, as shown schematical¬ly  in Figure 7-8:

Oil Well Performance 497

Page 14: Produccion de Petroleo

Qo = Qob + �1.8

The maximum oil flow rate (Qg or AOF) occurs when the bottom-

□„ Qo

Figure 7-8. Stabilized flow  test data.

• The recorded stabilized bottom-hole flowing pressure is greater  than or

equal to  the bubble-point pressure, i.e. p�f > p),• The recorded stabilized bottom-hole flowing pressure is less than the

bubble-point pressure p�f < pt,

Case 1. The Value of the Recorded StabiUzed p�f > pi,

Beggs outlined  the following procedure for determining the IPR whenthe stabilized bottom-hole pressure  is greater than or equal to the bubble-

point pressure (Figure 7-8):

Step 1. Using the stabilized  test data point (Qg and p�f) calculate  the pro¬ductivity index J:

498 Reservoir Engineering Handbook

Step 2. Calculate  the oil flow rate at the bubble-point pressure:

Qob = J(R-Pb) (7-10)

where Q,,!, is the oil  flow rate at pi,

Step 3. Generate the IPR values below the bubble-point pressure byassuming different values of p��f < Pb and calculating the corre¬sponding oil  flow  rates by applying  the  following  relationship:

(7-11)

hole flowing pressure is zero, i.e. p�f = 0, which can be determined  fromthe above expression as:

Q =Qh + —1.

It should be pointed out that when p�f > Pb, the IPR is linear and isdescribed by:

1-0.2 Pwf -0.8 Pwf

, Pb , Pb,

Page 15: Produccion de Petroleo

Qo ~  J (Pr ~ Pwf)-

Example 7-3

An oil well  is producing from an undersaturated reservoir  that  is charac¬terized by a bubble-point pressure of 2130 psig. The current average reser¬voir pressure is 3000 psig. Available flow test data show that  the well pro¬duced 250 STB/day at a stabilized p�f of 2500 psig. Construct the IPR data.

Solution

The problem indicates that the flow test data were recorded above the

bubble-point pressure, therefore, the Case 1 procedure for undersaturatedreservoirs as outlined previously must be used.

Step 1. Calculate J using  the flow  test data.

J =  - 250

3000-2500= 0.5 STB/day/psi

Page 16: Produccion de Petroleo

Oil Well Performance 499

Step 2. Calculate the oil flow rate at the bubble-point pressure by apply¬ing Equation 7-10.

Qob = 0.5 (3000 - 2130) = 435 STB/day

Step 3. Generate the  IPR data by applying the constant J approach for allpressures above p), and Equation 7-11 for all pressures below P),.

Case 2. The Value of the Recorded Stabilized p�f < Pb

When the recorded p��,f from the stabilized flow test is below the bub¬ble-point pressure, as shown in Figure 7-8, the following procedure for

generating  the IPR data is proposed:

Step 1. Using the stabilized well flow test data and combining Equation7-10 with 7-11, solve  for the productivity index J  to give:

Pwf Equation # Qc

3000 (7-6) 0

2800 (7-6) 1002600 (7-6) 200

2130 (7-6) 4351500 (7-11) 7091000 (7-11) 867500 (7-11) 9730 (7-11) 1027

,               � 1

1-0.2 Pwf -0.8 Pwf

[pb [pb

Page 17: Produccion de Petroleo

Q   =Q  b + —�0 �ob I  g

Step 2. Calculate by using Equation 7-10, or:

Qob ~ J (Pr ~ Pb)

Step 3. Generate the IPR for p�f > p� by assuming several values for p�fabove the bubble point pressure and calculating the correspond¬ing Qo  from:

Qo = J (Pr - Pwf)

500 Reservoir Engineering Handbook

Step 4. Use Equation 7-11 to calculate Q�, at various values of p�f belowPb, or:

Example 7-4

The well described in Example 7-3 was retested and the followingresults obtained:

Pwf = 1700 psig, Qo = 630.7 STB/day

Generate  the IPR data using  the new test data.

Solution

Notice  that the stabilized p��,f is  less than pi,.

Step 1. Solve for J by applying Equation 7-12.

1-0 .2 Pwf -0.8 Pwf

, Pb, , Pb,

1700 1700 ~

2130V          > 2130

Pwf Equation # Qo

3000 (7-6 ) 0

2800 (7-6 ) 100

2600 (7-6 ) 200

2130 (7-6 ) 435

1500 (7-11) 709

1000 (7-11) 867

500 (7-11) 973

0 (7-11) 1027

Page 18: Produccion de Petroleo

1-

J =  - 630.7

(3000-2130)-21301.�

Step 2. Qob = 0.5 (3000 - 21300) = 435 STB/day

Step 3. Generate the  IPR data.

Oil Well Performance 501

Quite often it  is necessary to predict the well's inflow performance forfuture times as the reservoir pressure declines. Future well performancecalculations require the development of a relationship that can be used  to

predict future maximum oil  flow rates.There are several methods that are designed to address the problem of

how the IPR might shift as the reservoir pressure declines. Some of theseprediction methods require  the application of the material balance equationto generate future oil saturation data as a  function of reservoir pressure. Inthe absence of such data, there are  two simple approximation methods thatcan be used in conjunction with Vogel's method to predict future IPRs.

First Approximation Method

This method provides a rough approximation of  the future maximumoil flow rate (Qomax)f the specified future average reservoir pressure(Pr)f. This future maximum flow rate (Qomax)f can be used in Vogel'sequation to predict the future inflow performance relationships at (p.)f.The following steps summarize  the method:

Step 1. Calculate (Qomax)f (Pr)f from:

(7-13)

where the subscript f and p represent future and present condi¬

tions, respectively.

Step 2. Using the new calculated value of (Qomax)f (pr) f , generate theIPR by using Equation 7-9.

Second Approximation Method

A simple approximation for estimating future (Qomax) f (Pr)f is pro¬posed by Fetkovich (1973). The relationship has the following mathe¬

Page 19: Produccion de Petroleo

Q =1067.1

matical form:

3.0

502 Reservoir Engineering Handbook

Where the subscripts f and p represent future and present conditions,respectively. The above equation  is intended only  to provide a rough esti¬mation of future (Qo)max-

Example 7-5

Using the data given in Example 7-2, predict the IPR where the aver¬age  reservoir pressure declines  from 2500 psig  to 2200 psig.

Solution

Example 7-2 shows  the following  information:

• Present average  reservoir pressure (pi.)p = 2500 psig• Present maximum oil  rate (Qomax)p 

- 1067.1 STB/day

Step 1. Solve for (Qomax)f by applying Equation 7-13.

y�omax22002500

0.2 + 0.82200

2500= 849 STB/day

Step 2. Generate the  IPR data by applying Equation 7-9.

Pwf

2200

180015005000

Q„ = 849 [1 - 0.2 (p„,/2200) - 0.8  (pwf/2200)2]

0

255418776849

It should be pointed out that the main disadvantage of Vogel's method¬ology lies with its sensitivity to the match point, i.e., the stabilized flowtest data point, used to generate the  IPR curve for the well.

Wiggins' Method

Wiggins (1993) used four sets of relative permeability and fluid prop¬erty data as the basic input  for a computer model to develop equations topredict inflow performance. The generated relationships are limited by

Q    =(q )V�o/niax

1-0.52 Pwf -0.48 Pwf

, Pr . Pr ,

Q     =(q    ) 1-0.72 Pwf -0.28 Pwf

, Pr Pr ,

Page 20: Produccion de Petroleo

where = water flow rate, STB/day

Oil Well Performance 503

the assumption that the reservoir initially exists at its bubble-point pres¬sure. Wiggins proposed generalized correlations that are suitable for pre¬dicting the IPR during three-phase flow. His proposed expressions aresimilar to that of Vogel's and are expressed as:

(7-14)

(7-15)

(Qw)max - maximum water production rate at p��,f = 0, STB/day

As in Vogel's method, data from a stabilized flow  test on  the well mustbe available  in order to determine (Qo)max (Qw)max-

Wiggins extended the application of  the above relationships to predictfuture performance by providing expressions for estimating future maxi¬mum flow rates. Wiggins expressed future maximum rates as a function of:

• Current (present) average pressure  (Pf)p• Future average pressure (pj)f• Current maximum oil flow rate (Qomax)p• Current maximum water flow  rate (Qwmax)p

Wiggins proposed  the following relationships:

Q. (Qc 0.15("4

-0.84 (7-16)

��omax�f ��wmax�p 0 .59 (Pr)f

(Pr)P

0.36 (Pr)

(Pr),

(7-17)

Page 21: Produccion de Petroleo

(q )   =350/�2000�

504 Reservoir Engineering Handbook

Example 7-6

The information given in Examples 7-2 and 7-5 is repeated here forconvenience:

• Current average pressure = 2500 psig• StabiUzed oil flow rate = 350 STB/day• Stabilized wellbore pressure = 2000 psig

Generate the current IPR data and predict future IPR when the reser¬voir pressure declines  from 2500  to 2000 psig by using Wiggins' method.

Solution

Step 1. Using the stabilized flow test data, calculate the current maxi¬mum oil flow rate by applying Equation 7-14.

\VomaxL1-0.52

�2000�

2500V

-0.48/  \2

2500

= 1264 STB/day

Step 2. Generate the current IPR data by using Wiggins' method and

compare  the results with  those of Vogel's.Results of the two methods are shown graphically  in Figure 7-9.

Pwf Wiggins' Vogel's

2500 0 0

2200 216 218

1500 651 632

1000 904 845

500 1108 990

0 1264 1067

Page 22: Produccion de Petroleo

Q =11264

Pwf Qo =   989  [1   - 0.52  (pwf/2200)  

-  0.48  (pwf/2200)2]

Step 3. Calculate  future maximum oil flow rate by using Equation 7-16.

V �omax /f0.15

2200

2500-F0.84

2200

2500989 STB/day

Oil Well Performance 505

3000

2500

2000

'S0)� 1500(fiCA£Q.

-000

500

0

0 200 4G0 600 800 1000 1200 1400

Flow Rate   (STB/Day)

Figure 7-9, IPR curves.

Step 4. Generate future  IPR data by using Equation 7-16

Standing's Method

2200 0

1800 2501500 418500 8480 989

Page 23: Produccion de Petroleo

(Qo)

Qo=

Standing (1970) essentially extended the application of Vogel's to pre¬dict future inflow performance relationship of a well as a function ofreservoir pressure. He noted that Vogel's equation: Equation 7-9 can be

rearranged as:

506 Reservoir Engineering Handbook

Standing introduced the productivity index J as defined by Equation7-1 into Equation 7-18 to yield:

J_ V "/max l-hO.

f \

V Pr /(7-19)

Standing  then defined the present  (current) zero drawdown productivityindex as:

Jp = l-

(Qo(7-20)

where J* is Standing's zero-drawdown productivity  index. The J* is  relatedto the productivity index J by:

J 1

fli

p

l-hO.S Pwf

V t'r y(7-21)

Equation 7-1 permits the calculation of J* from a measured value of J.To arrive at  the final expression for predicting the desired IPR expres¬

sion, Standing combines Equation 7-20 with Equation 7-18 to eliminate(Qo)max to give:

(7-22)

/      \ r                 n r                 n 1

. 1-0.2Pwf

l~ \-0.8

Pwf

i~ \

Page 24: Produccion de Petroleo

where  the subscript f refers  to  future condition.

J* = J*

Standing suggested that J* can be estimated from the present value of

Jp by  the  following expression:

\ /

■'f ■'p~0 0

/f V • 0�  0 (7-23)

Oil Well Performance 507

where the subscript p  refers to  the present condition.If the relative permeabihty data are not available, Jf can be roughly

estimated from:

Jf = Jp PrI / Pr

f \ /p(7-24)

Standing's methodology for predicting a future IPR is summarized inthe  following steps:

Step 1. Using the current time condition and the available flow test data,calculate (Qo)max from Equation 7-9 or Equation 7-18.

Step 2. Calculate J* at the present condition, i.e., J*, by using Equation7-20. Notice that other combinations of Equations 7-18 through7-21 can be used to estimate J*.

Step 3. Using fluid property, saturation, and relative permeability data,calculate both (kro/|J,oBo)p and (kro/|a,oBo)f.

Step 4. Calculate Jf by using Equation 1-1'i. Use Equation 7-24 if the oilrelative permeability data are not available.

Step 5. Generate the future IPR by applying Equation 7-22.

Example 7-7

A well is producing  from a saturated oil reservoir that exists at its satu¬ration pressure of 4000 psig. The well is flowing at a stabilized rate of600 STB/day and a p�f of 3200 psig. Material balance calculations pro¬vide the following current and future predictions for oil saturation andPVT properties.

Present Future

Pr 4000 3000

Page 25: Produccion de Petroleo

|Io, cp 2,40 2,20

Bo, bbl/STB 1.20 1.15

k,„ 1.00 0.66

508 Reservoir Engineering Handbook

Generate the future IPR for the well at 3000 psig by using Standing'smethod.

Solution

Step 1. Calculate  the current  (Qo)max from Equation 7-18.

= 600/ 1- 32004000

(1 + 0.8)3200

4000= 1829 STB/day

Step 2. Calculate J* by using Equation 7-20.

1829 = 0.8234000

Step 3. Calculate  the following pressure-function:

a B

k

0 Jv

n

1

2.4j(1.20

0.66

2.2)fl.l5

= 0.3472

= 0.2609

Step 4. Calculate Jf by applying Equation 7-23.

Jf = 0.823�0.2609 1

�0.3472

J

= 0.618

Step 5. Generate  the IPR by using Equation 7-22.

Pwf Q„, STB/day

3000 0

2000 527

1500 721

1000 870

500 973

0 1030

Page 26: Produccion de Petroleo

Oil Well Performance 509

It should be noted that one of the main disadvantages of Standing'smethodology  is that it requires reliable permeability  information; in addi¬tion, it also requires material balance calculations to predict oil satura¬tions at future average reservoir pressures.

Fetkovich's Method

Muskat and Evinger (1942) attempted to account for the observed non¬linear flow behavior (i.e., IPR) of wells by calculating a theoretical pro¬ductivity index from the pseudosteady-state flow equation. Theyexpressed Darcy's equation as:

(7-25)

where  the pressure function f(p) is defined by:

(7-26)

where = oil relative permeabilityk = absolute permeability, md

Bq = oil formation volume factor

|J.o = oil viscosity, cp

Fetkovich (1973) suggests that  the pressure function f(p) can basicallyfall into one of the following  two  regions:

Region 1: Undersaturated Region

The pressure function  f(p) falls into  this  region if p > pi,. Since oil rela¬tive permeability  in this  region equals unity (i.e.,  k�g = 1), then:

yp(7-27)

510 Reservoir Engineering Handbook

Page 27: Produccion de Petroleo

where Bg and  |J,o are evaluated at  (pr-l- Pwf)/2.

Fetkovich observed that the variation in f(p) is only slight and thepressure function  is considered constant as shown in Figure 7-10.

Region 2: Saturated Region

In the saturated region where p < p�, Fetkovich shows that the (k„/P-oBq) changes linearly with pressure and that the straight line passesthrough the origin. This linear is shown schematically in Figure 7-10 canbe expressed mathematically as:

f(p) =1

u, 

BO /pb pb (7-28)

Where |J.o and are evaluated at the bubble-point pressure. In theapplication of the straight-line pressure function, there are three casesthat must be considered:

Figure 7-10. Pressure function concept.

Oil Well Performance

• p,. and p�f > pb• pr and p�f < Pb• p, > Pb and p�f < Pb

-/          \

-

rLt B�0     0 In e -0.15+s

r\ w J

Page 28: Produccion de Petroleo

0.00708khJ = -

All three cases are presented below.

Case 1: pr and > pyThis is the case of a well producing from an undersaturated oil reser¬

voir where both p�f and p� are greater than the bubble-point pressure. The

pressure function f(p) in this case is described by Equation 7-27. Substi¬

tuting Equation 7-27 into Equation 7-25 gives:

Q.=-

In

0.00708 kh

-0.75  + s

Pr

/ u B0 0

dp

Since is constant, then:li B0 O

0.00708 kh

7.28b

Q.=-u B In

/r Ae -7.5-hS

Pr-Pwf(7-29)

0 rV w y

or

Qo = J(Pr-Pwf) (7-30)

The productivity index  is defined in terms of the reservoir parameters as:

(7-31