Del mismo modo, en el yacimiento debe haber una acumulación de hidrocarburos y para que ésta pueda ser producida necesita de una cierta energía que estimule o motive la salida del hidrocarburo ya sea petróleo o gas sino éste se va a quedar en el yacimiento. Así mismo, desde el punto de vista de energía o los mecanismos de producción global que se encuentran en el yacimiento, los mecanismos de producción van a ser naturales y mecanismos de producción inducidos. Los mecanismos de producción naturales son característicos de los yacimientos y los mecanismos de producción inducidos son mecanismos que se originan debido a las energías aportadas por el hombre a través de herramientas en superficie.
- Compresibilidad de la roca y de los fluidos
- Liberación de gas en solución
- Segregación gravitacional
- Empuje por capa de gas
- Empuje hidráulica
- Inyección de fluidos
1) Compresibilidad de la roca y de los fluidos: cualquier sólido o líquido es compresible sin importar su composición; es decir, en nuestro caso en la materia vamos a considerar ya sea roca o fluido el material que va a inducir o va a originar un mecanismo de produción.
C = -1dV/VdP
donde el signo negativo de la ecuación tiene como función convertir el valor de la compresibilidad en positivo al disminuir el volumen debido al incremento mecánico de la presión.
Compresibilidad de la roca: cuando se origina una disminución de la presión la roca va a tender a expandirse generandose una reducción del volumen poroso porque la roca va a expandirse a través de la dirección de donde se encuentra el fluido, es decir, en el volumen poroso.
Compresibilidad de los fluidos: cuando se origina una reducción de la presión el fluido tiende a expandirse hacia la dirección del menor esfuerzo del líquido, trantando de irse a algún lugar del yacimiento donde puede ocupar un volumen.
Así mismo, al haber una reducción de presión sin importar las condiciones en que se encuentre puede originarse simultáneamente una expansión en la roca (reducción del volumen poroso) y una expansión del fluido sin importar si es petróleo, agua o gas. Este mecanismo ocurre independientemente estamos por encima o por debajo de la presión de burbujeo.
Compresibilidad de los líquidos: V = Vi [ 1 + C ( Pi - P ) ]
Compresibilidad de los gases: Cg = 1/P - 1dZ/ZdP
2) Liberación de gas en solución: cuando se está por debajo de la presión de burbujeo ocurre la liberación de gas (yacimientos saturados); es decir, a partir de una presión menor o igual a la presión de burbujeo el gas en solución empieza a expandirse y si ese gas se está expandiendo va a empujar o desplazar el hidrocarburo (petróleo) hacia la zona de menor presión la cual corresponde al pozo. Si no se está por debajo de la presión de burbujeo no hay liberación de gas entonces este mecanismo de producción no va a existir.
3) Segregación gravitacional: es un mecanismo de producción que ocurre cuando existe una liberación de gas; es decir; cuando se está en presencia de yacimientos saturados (presión menor a la presión de burbujeo), de ésta manera al iniciarse la liberación del gas y por tener éste menor densidad que el petróleo, se desplaza hacia el tope de la estructura y no hacia la zona de menor presión (pozo) debido a que las fuerzas de gravitación son mayores que las fuerzas viscosas provocando así un empuje del petróleo desde la estructura hacia la zona de menor presión. Del mismo modo, para que la segregación gravitacional exista es necesario que la dirección de los fluidos verticales sean favorables y ofrezcan la menor resistencia posible para que el gas que se está liberando se desplace hacia el tope de la estructura y no se desplace hacia el pozo de lo contrario las fuerzas viscosas van a ser mayor que las fuerzas gravitacionales.
4) Empuje por capa de gas: es un mecanismo que se produce cuando la presión del yacimiento esta por debajo de la presión de burbuja. Al haber una reducción de presión el gas se expande hacia la zona de menor presión; y si se está formando una capa de gas quiere decir que hay un sello que está contribuyendo a que el fluido se mueva. La capa de gas actúa como un pistón cuya función será desplazar el fluido (hidrocarburo) hacia la zona de menor presión (pozo).
5) Empuje hidráulico: es un empuje similar al de capa de gas pero en vez de capa de gas es un acuífero y por ser acuífero hay mayor densidad. Al existir una reducción de presión el agua que se encuentra en el acuífero es básicamente una sustancia compresible y se podrá expandir hacia la zona de menor presión. Así mismo, sin hacer caso de la fuente de agua, el empuje de agua es el resultado del agua moviendose hacia los espacios porosos originalmente ocupados por petróleo, reemplazando el petróleo y desplazandolo hacia la producción de pozos. Se tienen varios tipos de acuífero: los acuíferos confinados que son formaciones geológicas permeables, completamente saturadas de agua, confinadas entre dos capas o estratos impermeables o prácticamente impermeables y los acuíferos infinitos o no confinados es una roca que se encuentra conectada a una fuente haciendo que su volumen siempre se incremente. Por otra parte, es necesario señalar que el factor de recobro dependerá de la cantidad del fluido producido.
6) Inyección de fluidos: este mecanismo se emplea específicamente para mantener la presión en el yacimiento inyectando agua o gas; lo que se está generando al inyectar algunos de estos fluidos es que se podrá lograr el desplazamiento del petróleo hacia el pozo. Con respecto a la influencia de la inyección de fluidos sobre la producción, se tiene que a medida que hay un mayor volumen de fluido la presión aumentará y de esa manera se podrá ir desplazando el petróleo. Por ende, el aumento de presión origina una disminución del factor de recobro.
Es importante resaltar, que para un justo entendimiento del comportamiento de un reservorio y predicción de perforaciones futuras, es necesario tener el conocimiento de todos estos mecanismos de empuje nombrados anteriormente ya que estos controlan el comportamiento de fluidos dentro de los reservorios.
Por otro lado, podemos hacer un análisis de la figura anexa abajo representando las Expansiones, donde podemos observar que para un tiempo t=0 tenemos el sistema inicial general (agua, petróleo, gas) pero al cabo de un tiempo si se origina una variación de presión ocurre que si tenemos un acuífero este ocupará una parte de la zona de petróleo ya que se expande y si tenemos capa de gas éste se expanderá también. Y si adicionalmente a la expansión de petróleo se genera la intrusión de agua hará que el petróleo se expanda aún más. Entonces, si vemos el estado final vemos que el efecto de la acción combinada de todos estos mecanismos de producción hicieron que se orginará el aumento del volumen del petróleo.
También es importante destacar que el Balance volumétrico busca cuantificar cuanto hidrocarburo se produce debido al efecto de todos los mecanismos de producción bajo un diferencial de presión.
Por lo tanto tenemos:
Vaciamiento = +{expansión de petróleo + gas en solución}
+{expansión del gas de la capa de gas}
+{expansión del agua connata}
+{reducción del volumen poroso}
+{influjo de agua del acuífero}
Definición de términos
N: volumen inicial del petróleo en sitio a condiciones estándar [MMBN]
m: relación entre el volumen inicial d gas en la capa de gas y volumen inicial de petróleo + gas disuelto en la zona de petróleo (m es un valor adimensional)
Np: petróleo acumulado a condiciones estándar [MBN]
Rp: relación gas-petróleo acumulada [MPCN/BN]
NBoi: volumen de petróleo y gas en solución a condiciones de yacimiento [MMBY]
mNBoi: volumen inicial de gas libre en la capa de gas [MMBY]
G: volumen de gas total [MMMPCN]
Expansión del petróleo:
- N(Bo-Boi): volumen producido por expansión del líquido [MMBY]
Expansión del gas en solución:
- NRsi : gas en solución inicial a condiciones normales [MMMPCN]
- NRsiBg: gas en solución inicial a condiciones de yacimiento [MMBY]
- NRsBg: gas en solución condiciones de yacimiento [MMBY]
- NBg(Rsi-Rs): volumen por expansión del gas en solución [MMBY]
Expansión del petróleo + gas en solución:
- N[(Bo+Bg (Rsi-Rs)) - (Boi)] = N[Bt - Bti]
Expansión de la capa de gas:
- mNBoi: volumen inicial de la capa de gas [MMBbl]
- Gf = (mNBoi)Bg/Bgi : volumen de gas en la capa de gas [MBbl]
- [(mNBoi)Bg/Bgi] - mNBoi = mNBoi [(Bg/Bgi) - 1] : volumen por expansión del gas en la capa de gas [MMBbl]
Expansión del agua connata y reducción del volumen poroso:
- Volumen total por expansión de agua connata y reducción del volumen poroso
Influjo de agua:
- We: influjo acumulado de agua en el yacimiento [MMBbl]
Producción:
- Np(Bo + (Rp - Rs)Bg): vaciamiento total [MMBbl]
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