Mecanismos De Empuje

MECANISMOS DE DESPLAZAMIENTO DE FLUIDOS EN EL YACIMIENTO

Para entender el comportamiento de yacimientos y predecir su futuro, es necesario tener el conocimiento de los mecanismos de desplazamiento que dominan el comportamiento de los fluidos del yacimiento. El funcionamiento general del yacimiento es determinado por la energía natural y los mecanismos de empuje que proveen de la energía natural necesaria para la recuperación de hidrocarburos.

1. Empuje por expansión de la roca y los líquidos.

2. Empuje por gas disuelto liberado.

3. Empuje por casquete de gas.

4. Empuje hidráulico.

5. Empuje por segregación gravitacional.

Cada mecanismo de desplazamiento, de empuje o de producción está conformado por una serie de empujes que dependerán del tipo de yacimiento, el nivel de presión que se tenga en el mismo y de los hidrocarburos existentes.

La ecuación de balance de materia, más que un balance de masa es un balance volumétrico, y es una forma por demás sencilla y práctica que aplica este principio físico que gobierna la producción de hidrocarburos.

La aplicación de la ecuación de balance de materia hace una serie de suposiciones que se deben de tener en mente en todo momento.

Estas suposiciones simplifican de manera sustancial su aplicación y por consiguiente se obtiene un gran ahorro de tiempo y de recursos económicos, sin embargo, los resultados obtenidos en su aplicación, son de una precisión muy confiable, en proporción directa de la calidad de la formación utilizada obviamente.

EXPANSION DE LA ROCA Y LOS LIQUIDOS

Los hidrocarburos que se encuentran atrapados en el yacimiento, pueden ser movidos hacia los pozos productores y asi extraerlos, este movimiento de hidrocarburos puede ser originado por los procesos físicos que ocurren generalmente combinados como lo son la expansión de la roca, expansión del gas y el agua de formación congénita.

La expansión de la roca y los líquidos ocurren en los yacimientos de aceite bajosaturados, hasta que se alcanza la presión de saturación. La expulsión del aceite se debe a la expansión del sistema.

El aceite, el agua congénita y la roca se expanden, desalojando hacia los pozos productores el aceite contenido en el yacimiento. Dada la baja compresibilidad del sistema, el ritmo de declinación de la presión con respecto a la extracción es muy pronunciado.

La liberación del gas disuelto en el aceite ocurre en la tubería de producción, al nivel en el que se obtiene la presión de saturación. La relación gas aceite producida permanece, por lo tanto, constante durante esta etapa de explotación e igual a Rsi.

La saturación de aceite prácticamente no varía. La porosidad y la permeabilidad absoluta disminuyen ligeramente, así como la viscosidad y la densidad del aceite. El factor de volumen del aceite aumenta también en forma muy ligera. Debido a estas circunstancias, como se puede ver en la ecuación el índice de productividad permanece prácticamente constante.

EMPUJE DE GAS DISUELTO LIBERADO

Cuando la presión se reduce en el yacimiento hasta alcanzar la presion de saturación, el gas que se encuentra disuelto en el aceite es liberado, por lo que el mecanismo de desplazamiento se deberá primordialmente, al empuje de gas disuelto liberado, ya que si bien es cierto que tanto el agua intersticial y la roca continuaran expandiéndose, su efecto resulta despreciable, puesto que la compresibilidad( o expansionabilidad) del gas es mucho mayor que la de otros componentes de la formación.

El gas liberado no fluye inicialmente hacia los pozos, si no que se acumula en forma de pequeñas burbujas aisladas, las cuales por motivo de la declinación de la presión llegan a formar posteriormente una fase continua que permitirá el flujo de gas hacia los pozos, como se muestra en la figura.

La saturación de gas mínima para que ocurra flujo del mismo se denomina saturación de gas crítica. Durante esta etapa en la que la saturación de gas es menor que la crítica, la relación gas aceite producida disminuye ligeramente, ya que el gas disuelto en el aceite, que se libera, queda atrapado en el yacimiento.

El gas liberado llena totalmente el espacio desocupado por el aceite producido. La saturación del aceite diminuirá constantemente, a causa de su producción y encogimiento por la liberación del gas disuelto; por lo tanto,, mientras que la permeabilidad al aceite disminuye continuamente, la permeabilidad al gas aumentará.

El gas fluirá más fácilmente que el aceite, debido a que es más ligero, menos viscoso y que su trayectoria se desplaza por la parte central de los poros (bajo condiciones equivalentes, su movilidad es mucho mayor que la del aceite).

De esta manera la relación gas-aceite aumentará que fluye en el yacimiento aumentará constantemente y la relación gas-aceite producida en la superficie mostrará un progresivo incremento, hasta que la presión del yacimiento se abata substancialmente. Cuando esto ocurra la relación medida en la superficie disminuirá, debido a que a presiones bajas, los volúmenes de gas en el yacimiento se aproximan a los volúmenes medidos en la superficie.

También, se ha desarrollado una ecuación que permite estimar la eficiencia de recuperación para yacimientos que se encuentran con una presión igual a la presión de burbuja y declinan hasta la presión de abandono.

Dicha ecuación es solo aplicable en yacimientos donde el empuje por gas en solución es el único mecanismo de recuperación. Si la presión inicial en el yacimiento es mayor a la presión de burbuja, entonces se debe adicionar a la recuperación obtenida por la ecuación mencionada, la cantidad de petróleo producido por expansión liquida desde la presión inicial hasta la presión del punto de burbuja.


Donde,

%RE= eficiencia de recuperación

Φ= porosidad

Sw= saturación de agua connata

Bob= factor volumétrico de formación del petróleo al punto de burbuja, bbl/STB

K= permeabilidad promedio de la formación, Darcys

μ = viscosidad del petróleo al punto de burbuja, Cp

Pb= presión

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