2.+HETEROGENEIDADES

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HETEROGENEIDADES

Métodos de Recobro Jorge Mario Palma B

Los yacimientos no son uniformes

en sus propiedades tales como

permeabilidad, porosidad,

distribución poral, humectabilidad,

saturación de agua inicial y las

propiedades de los fluidos. Estas

variaciones pueden ser tanto

areales, como verticales y la

producción del yacimiento, está

bien influenciada por estas

heterogeneidades.

HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO

La heterogeneidad de un

yacimiento puede ser definida

como la variación de las

propiedades del yacimiento en

función del espacio.

Estas propiedades pueden incluir

permeabilidad, porosidad,

espesor, saturación, fallas,

fracturas, etc

Para una descripción apropiada

de un yacimiento, es necesario

predecir la variación de estas

propiedades como función de

localizaciones espaciales.


Compartamentalización

Presencia de fallas

Presencia de fracturas

Gran contraste de permeabilidad

GRAN ESCALA


COMPARTAMENTALIZACIÓN


Fuente. Curso EOR 2011, Leticia, Colombia.

COMPARTAMENTALIZACIÓN

Forma y tamaño de los sedimentos

Depositación histórica de los sedimentos

Cambios subsecuentes debido a la diagénesis y tectónica

PEQUEÑA ESCALA


La heterogeneidad es el atributo más difícil de cuantificar, pero es

el que tiene mayor efecto sobre un proceso de inyección.

Todas las propiedades del yacimiento pueden variar tanto areal

como verticalmente, pero el cambio en la permeabilidad es el más

drástico

Fuente. PALMA J, Combustión in situ, GRM 2010


Fuente. CMG, Tutorial Results graph


Dos métodos fueron introducidos durante los años 40's y 50's para

la cuantificación de la heterogeneidad vertical, en una escala de 0

(homogéneo) a 1 (heterogéneo).

1. Coeficiente de Lorentz

2. Coeficiente de variación de permeabilidad (V), Dykstra &

Parsons

HETEROGENEIDAD VERTICAL


HETEROGENEIDAD VERTICAL

Fuente. Blog de recobro mejorado Muñoz S.


Los yacimientos presentan variaciones en la

permeabilidad y en otras propiedades de la roca en la

dirección lateral

Existen métodos de interpolación y extrapolación que

pueden ser aplicados a valores de una variable

regionalizada a diferentes localizaciones.

HETEROGENEIDAD AREAL


La continuidad y conectividad son los factores mas importantes

que controlan los procesos de desplazamiento.

CONTINUIDAD

A

Li

Φi Hi

B

C

EFFECTIVE HLPERCENT CONTINUITY =

TOTAL HL


• Estratos A, D, F, y H son

geológicamente continuos.

• Estratos C y H están

soportados por la inyección.

• Estratos D y H están

completados efectivamente

en el productor

• Estrato H es el único viable

para un WF

H


1. Todos los yacimientos son heterogéneos en las propiedades de roca y fluido.

Cuando se conoce poco acerca de ellas, se asume que son homogéneas.

2. Entre más se logra conocer el yacimiento, éste se hace más heterogéneo. La

heterogeneidad es proporcional a la cantidad de tiempo, esfuerzo y dinero

gastado.

3. La heterogeneidad tiene el mayor impacto sobre los riesgos e incertidumbres

relacionadas con:

Volumen de hidrocarburos in situ

Eficiencia de recobro

Productividad del pozo

Desarrollo del yacimiento

LEYES EMPÍRICAS


DE

SC

RIP

CIO

N D

EL

YA

CIM

IEN

TO

ELEMENTOS GEOLOGICOS

ES

CA

LA

RE

LA

TIV

A

<10-2 m <1 m < 10.000 m >10.000 m

MICROESCALA MESOESCALA MACROESCALA MEGAESCALA

Mineralogía Mineralogía

Matriz

Cemento

Distribución estratigráfica

Distribución de la red de poros.

Variaciones Formacionales y composicionales.

Frentes Diagenéticos.

Variaciones Regionales y composicionales.

Trampas Diagenéticas.

Tamaño de Grano

Armazón mineral

Cemento mineral

Matriz mineral

Distribución de estratificación cruzada

Distribución a través de la Formación

Tendencia Regional

Red de poros

Gargantas y Poros.

Geometría Poral.

Rugosidad.

Interconectividad.

Empaquetamiento.

Estratificación.

Interconectividad vertical.

Cavidades.

Cavernisidad.

Distribución de la cavernosidad.

Tendencia Regional

Continuidad Litológica

Laminaciones

Laminaciones Diagenéticas.

Empaquetamiento y Selección.

Estratificación

Estructuras sedimentarias

Litofacies.

Unidades litohidráulica.

Estratificación

Distribución de litofacies.

Unidades litohidráulicas

Geometría de la estratificación.

Distribución Regional de las Litofacies.

Fracturas y Fallas

Fracturamiento de los granos.

Trituramiento.

Mineralogía de la Fractura.

Localización y control.

Distribución.

Orientación.

Mineralogía

Comunicación entre capas.

Distribución.

Orientación.

Afectación de pozos.

Comunicación Intraformacional.

Tendencia Regional

Canales Hiperpermeables.

Interacción Roca-Fluidos

Formación, Precipitación y Disolución de minerales.

Modificación de la red de poros.

Liberación de finos.

Precipitación y Disolución a lo largo de la estratificación.

Efectos en los bordes de pozos.

Bordes Diagenéticos

Efectos entre pozos.

Distribución Regional.

ESCALAS DE ESTUDIO

MICRO

MESO

MACRO

MEGA

ESCALAS DE ESTUDIO

Se analiza el sistema poroso, gobierna la saturación de agua y la presión

capilar.

ESCALA MICROSCÓPICA

Se analizan estructuras sedimentarias, bioturbación, análisis de corazón.

ESCALA MESOSCÓPICA

• Permeabilidad (absoluta y relativa)

• Porosidad (primaria y secundaria)

• Saturación de fluidos

• Litología

• Ambientes de depositación

• Orientación de esfuerzos

• Mojabilidad y presión capilar

ESCALA MESOSCÓPICA

Se encuentran cambios de arenas o de arcillas entre pozos

ESCALA MACROSCÓPICA

Ambientes de depositación y continuidad lateral


ESCALA MACROSCÓPICA

Toda una estructura en vista areal.

0 2 Km

Escala Horizontal

ESCALA MEGASCÓPICA

Trampas estratigráficas y estructurales.


ESCALA MEGASCÓPICA

La heterogeneidad del yacimiento tiene

probablemente mayor influencia que

cualquier otro factor en el desempeño

de un proyecto de recuperación

mejorada. Sin embargo es el efecto

más complicado de cuantificar.

VARIACIÓN AREAL DE LA

PERMEABILIDAD.

Los cambios areales en permeabilidad

afectan la distribución de la presión y el

barrido areal. De una manera similar, la

variación en permeabilidad dentro de

diversas capas afecta el barrido

vertical. Fuente: PRODUCTOS & SERVICIOS INTEGRADOS CASOS HISTÓRICOS , MG&A

Oil&Gas

Arcilla

Arena

HETEROGENEIDADES

DETERMINACIÓN DE LA VARIACIÓN AREAL DE LA

PERMEABILIDAD.

Los métodos que se emplean comúnmente para detectar y para

cuantificar variaciones areales en la permeabilidad son:

Mapeo de datos de corazones, registros eléctricos y resultados de

pruebas en pozo.

Estudios litológicos detallados.

Pruebas de transientes de presión.

Ambiente de depositación.

Comportamiento de la producción e inyección de los pozos.

Desempeño del ajuste histórico usando simuladores matemáticos.

Estudio de fracturas.

VARIACIÓN AREAL

La mejor forma de explicar los efectos de las variaciones areales de la permeabilidad en un proceso de inyección de agua es determinar su efecto sobre la eficiencia de barrido areal.

Para realizar este análisis existen varias posibilidades:

Modelo de simulación numérica

Modelos Streamtube.

Analogía

Extrapolación del desempeño basado en el comportamiento de yacimientos con características similares.

EFECTO VARIACIÓN AREAL

Mientras que una capa dada del

yacimiento puede tener una

semejanza lateral debido a su

depositación en un tiempo

geológico similar, se puede

encontrar un yacimiento de

diversas capas en la sección

vertical que tienen características

completamente diferentes.

VARIACIÓN VERTICAL

En contraste con la heterogeneidad areal,

la estratificación vertical es más fácil de

detectar puesto que el horizonte

productor es atravesado por los pozos

productores.

Basado en el área muestreada en cada

pozo, los registros eléctricos y la

información de los corazones se puede

obtener una buena aproximación de la

variación vertical de las características de

la roca.

VARIACIÓN VERTICAL

VARIACIÓN VERTICAL

Evaluación cuantitativa de la

permeabilidad en estratos.

Muchas técnicas son

comúnmente usadas para

cuantificar el efecto de la

estratificación en la

permeabilidad.

Agua Agua y

petróleo

hi = Espesor Neto del

Estrato ith.

ki= Permeabilidad

absoluta del estrato ith.

Estrato i

Alta k

Baja k

EFECTO DE LA VARIACIÓN VERTICAL

k1

k2

k4

k5

k6

EFECTO DE LA VARIACIÓN VERTICAL

Métodos de recobro

Se debe utilizar una técnica de zonificación para conocer la

ubicación real de los estratos dentro del yacimiento, entre las

cuales se tienen:

• División en zonas geológicas (litología similar).

• Barreras Naturales (shales).

• Espesor similar.

• Capacidad de flujo (kh) similar.

• Zonificación estadística (métodos geoestadísticos).

IDENTIFICACIÓN DE ESTRATOS

Métodos de recobro

El flujo cruzado entre estratos no está contemplado en los

métodos discutidos previamente ya que tienen la suposición de

que un yacimiento está compuesto de una serie de capas que

tienen continuidad horizontal, donde cada capa esta

comprendida entre el pozo inyector y el pozo productor.

Sin embargo el flujo cruzado entre estratos puede existir en

yacimientos con alta continuidad y permeabilidad vertical, para

considerar el flujo cruzado se utilizan únicamente los métodos

de simulación de yacimientos.

FLUJO CRUZADO

Métodos de recobro

FLUJO CRUZADO

Baja K

Alta K

Métodos de recobro

EFECTO DEL FLUJO CRUZADO

Métodos de recobro

La eficiencia de barrido vertical es definida como el espacio poroso

saturado de hidrocarburo contactado por el agua inyectada, dividido

entre el espacio poroso saturado de hidrocarburo detrás del frente de

agua.

La eficiencia de barrido vertical es ampliamente afectada por la

estratificación debido al movimiento preferencial de líquidos en las

zonas más permeables. Esto se complica por varios factores

adicionales:

• Relación de movilidad. (el barrido mejora cuando la M disminuye).

• Flujo cruzado.

• Efectos gravitacionales (puede disminuir ampliamente el barrido

vertical en algunos yacimientos).

•Fuerzas Capilares.

BARRIDO VERTICAL

Métodos de recobro

BARRIDO VERTICAL

Métodos de recobro

Fuente. DELGADILLO C, GRM, 2010

BARRIDO EN EL YACIMIENTO

Métodos de recobro

CASO HOMOGÉNEO CASO HETEROGÉNEO

VERTICAL

EFECTO HETEROGENEIDADES

Métodos de recobro

VARIACIÓN EN K VARIACIÓN EN J

CASO HETEROGÉNEO

Métodos de recobro

RESULTADOS

Métodos de recobro

Se trabajaron tres escenarios:

1. Homogéneo

2. Aleatorio

3. Distribución estocástica

Porosidad promedio es de 25%

Permeabilidad promedio 700mD

Condiciones operacionales son las mismas para los tres casos.

EFECTO HETEROGENEIDAD

EN PROCESO THAI

Métodos de recobro

EFECTO HETEROGENEIDAD

EN PROCESO THAI

Métodos de recobro

EFECTO DE LA LITOLOGÍA

EN PROYECTOS EOR

Métodos de recobro

Defina capacidad, movilidad y transmisibilidad y diga cómo se relacionan.

Explique las diferencias entre homogéneo, isotrópico, anisotrópico y heterogéneo. ¿Cuál puede contener a cuál?

A qué hacen referencia los conceptos de continuidad y conectividad, ilustre cada uno de ellos.

Qué características puede establecer a partir de un estudio a escala mesoscópica?

EVALUACIÓN

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