ANALOGIA DE INTRUSION DE AGUA ESTADOS CONTINUO Y NO CONTINUOI. INTRODUCCION

Cuando los fluidos del reservorio sufren una cada de presin, el acufero sufre un diferencial de presin que invade el reservorio, pues siguiendo la ley del flujo, los fluidos a travs del medio poroso, el acufero reacciona invadiendo el contacto agua petrleo original.Para explicar este fenmeno se realizara la construccin de dos maquetas, que representara por un lado al estado continuo y por el otro al estado no continuo, obteniendo una simulacin de la intrusin de agua dentro de los depsitos construidos posteriormente con las respectivas dimensiones y conexiones adecuadas entre depsitos, dando a conocer las diferentes cadas de presin (en funcin de las alturas y a la densidad) que sufre cada deposito a un determinado tiempo.II. OBJETIVO

II.I. OBJETIVO GENERAL

El objetivo principal de este trabajo es representar mediante una maqueta la analoga de la intrusin de agua, en los estados continuo y no continuo.II.II. OBJETIVOS ESPECFICOS* Realizar una analoga que represente el modelo continuo de intrusin de agua.* Determinar los valores de la constante de intrusin de agua para el modelo continuo y de acuerdo a estas ver a que mtodo se asemeja este.* De la misma forma realizar otra maqueta para el estado no continuo, realizar los clculos respectivos y ver a que mtodo se adapta este tipo de modelo.* Hacer los respectivos clculos para las distintas cadas de presin, diferentes tiempo y graficar.III. FUNDAMENTO TEORICO

III.I. INTRUSION DE AGUA

La intrusin de agua es el avance no racional del acufero hacia el yacimiento. Una cada de presin hace que el acufero reacciones para contra restar o retardar la declinacin en la presin, suministrando una invasin o intrusin de agua que puede ocurrir debido ha:a) Expansin de otras acumulaciones, hidrocarburos conocidas o ignoradas en el acuferob) Expansin de aguac) Flujo artesiano, donde el acufero se eleva por encima del nivel del yacimiento.d) Compresibilidad de la roca del acufero

Por consiguiente para que la actividad del acufero sea notoria, su volumen debe ser grande y mucho mayor que el yacimiento. La descompresin del agua por efecto de la disminucin de la presin, produce un efecto de dilatacin o aumento de volumen.Este volumen incrementado tiende a invadir el yacimiento, efectuando un empuje o barrido, frecuentemente en condiciones de inmiscibilidad, en estas circunstancias se habla de un acufero activo.Se debe tener cuidado con el ritmo de produccin de cada pozo del reservorio:* Si la extraccin del reservorio es mayor a la tasa a la cual el agua puede ingresar, se puede formar una zona de presin alrededor del pozo* Las excesivas tasas de extraccin en los pozos o la existencia de reas de baja permeabilidad causaran una gran cada de presin entre el reservorio y los pozos originando grandes sumideros de presin entre los pozos.* En una arena uniforme, los sumidores de presin causados por las altas tasas de extraccin pueden resultar en la formacin de conos de agua (conificacion de agua)* En una arena estratificada, altas tasas de extraccin de fluidos puede resultar en la canalizacin del agua a lo largo de las arenas de alta permeabilidad hacia los pozos, aunque los pozos hayan sido terminados sobre el contacto agua-petrleo

III.II. ESTADO CONTINO

Figura 1.La figura 1 presenta dos tanques conectados entre si por una tubera llena de arena. Un tanque representa el reservorio y otro representa el acufero inicialmente ambos tanques se llena al mismo nivel y tienen la misma presin inicial Pi. Cuando el tanque yacimiento empieza a producir a una tasa o rata constante, la presin caer rpidamente al principio.En cualquier momento, cuando la presin ha disminuido a un valor P, la rata de intrusin de agua segn la ley de Darcy. Este estado tiene una conducta de flujo que se basa en la ecuacin de Darcy, es as que la intrusin de agua puede determinarse aplicando la ecuacin de DarcyV =-k dPdsSer proporcional a la permeabilidad de la arena en la tubera, al rea de la seccin transversal y a la cada de presin e inversamente proporcional a la viscosidad del agua y a la longitud de la tubera, siempre y cuando la presin del acufero permanezca constanteWe kWe AWe (Pi P)We 1/We 1/LEsta analoga de intrusin de agua en estado continuo en un yacimiento se expresa analticamente por la ecuacin de Schilthuis.dWedt=eW=0.00708khWlnrarePi-PQue tambin puede escribirse como:dWedt=eW=CPi-PCuando el acufero no es tan grande, la cada de presin ser en forma exponencial, se aplica el modelo de Hurst modificado:eW=dWedt=0.00708khPi-PWln(at)eW=dWedt=CPi-Pln(at)

III.III. ESTADO NO CONTINUO

Figura 2.La figura 2 representa una analoga hidrosttica de una intrusin de agua en estado no continuo, donde al tanque yacimiento o reservorio se le ha conectado una serie de tanques cuyos dimetros van aumentando gradualmente y estn unidos por tuberas llenas de arena de dimetro y permeabilidades constantes, pero cuya longitud disminuye entre los tanques de mayor dimetro.Inicialmente todos los tanques se llenan a un nivel comn a presin Pi a medida que la produccin avanza, la presin del tanque reservorio disminuye, produciendo una intrusin de agua del tanque 1, lo que a la vez causa una cada de presin en el tanque 1. La cada de presin en el tanque 1 induce a la vez una intrusin de agua proveniente del tanque 2 y as sucesivamente. Es evidente que la cada de presin en los tanques acuferos no ser uniforme si no q cambiara con el tiempo, la rata de produccin variara en la forma ilustrada en la figura 3 para el caso de una rata de produccin constante del reservorio, y en la figura 4 para el caso de una presin constante del reservorio.

Figura 3.T=Figura 4.

Este estado consiste en demostrar que la cada de presin es acumulativa es decir que tiene como fundamento el principio de superposicin:We=(We)P1+(We)P2+(We)P3(We)P1=BP1+(We)t3(We)P2=BP2+(We)t3-t1(We)P3=BP3+(We)t3-t2Calculo de la intrusin de agua: We=BPWeDCalculo de las cadas de presiones: 12(Pi-P1)+ 12P1-P2=12(Pi-P2)Este estado tiene su aplicacin al modelo de Everdingen Hurst:

Intrusin de agua en un reservorio cilndrico

We=BPWeDB=1.119ctre2h

III.IV. PRESIONCuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo deformable, los efectos que provoca dependen no slo de su intensidad, sino tambin de cmo est repartida sobre la superficie del cuerpo.As, un golpe de martillo sobre un clavo bien afilado hace que penetre mas en la pared de lo que lo hara otro clavo sin punta que recibiera el mismo impacto. Un individuo situado de puntillas sobre una capa de nieve blanda se hunde, en tanto que otro de igual peso que calce raquetas, al repartir la fuerza sobre una mayor superficie, puede caminar sin dificultad.El cociente entre la intensidad F de la fuerza aplicada perpendicularmente sobre una superficie dada y el rea S de dicha superficie se denomina presin:La presin representa la intensidad de la fuerza que se ejerce sobre cada unidad de rea de la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que acta sobre una superficie dada, mayor ser la presin, y cuanto menor sea la superficie para una fuerza dada, mayor ser entonces la presin resultante.III.V. PRESION HIDROSTATICALa presin hidrosttica en un punto del interior de un fluido en reposo es directamente proporcional a la densidad del fluido, d, y a la profundidad, h.P = dgh.La presin hidrosttica slo depende de la densidad del fluido y de la profundidad (g es constante e igual a 9,8 m/s2).La presin hidrosttica es la presin que se ejerce en el interior de un lquido, como consecuencia de su propio peso.La presin hidrosttica (p) que soporta un punto de un lquido es directamente proporcional al valor de la gravedad (g), a la densidad (d) del lquido y a la profundidad (h) a la que se encuentra.Los fluidos (lquidos y gases) ejercen una presin sobre cualquier superficie con la que estn en contacto. sta se denomina presin hidrosttica y acta en todas direcciones, perpendicularmente a las superficies con las que est en contacto. Depende de la profundidad y de la densidad del lquido o gas.La presin hidrosttica es la parte de la presin debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la nica presin existente es la presin hidrosttica, en un fluido en movimiento adems puede aparecer una presin hidrodinmica adicional relacionada con la velocidad del fluido.Es la presin que sufren los cuerpos sumergidos en un lquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la frmula:

, Presin hidrosttica. , Peso especfico. , profundidad bajo la superficie del fluidoIV. MAQUETA

* Diagrama de construccin y escala

Estado contino

16 cm

9 cm

Estado no contino

* Materiales y equipos empleados** Arena* Nylon (tela nylon)* Agua* Plancha de Madera* Cuchillo* Lija* Alicate* Tijera* Cinta adhesiva* Pistola de silicona

* Serrucho* Flexo* Carpicola* Fastix* Clavos* Martillo* Aceite usado* Grifos* manguera

* CostosV. PROCEDIMIENTO

Paso1Armado y sellado de las modelos de analogaPaso 2Empacado de la manguera con arenaPaso 3Medicin de la porosidad del empacado de la arena de las mangueras

Paso 4Ensamblaje de las mangueras empacadas con los modelosPaso5Montaje sobre la plancha de maderaPaso 6Pruebas de funcionamiento con los respectivos fluidos y toma de datosPaso 7ClculosPaso 8Anlisis de resultados

VI. CALCULOS Y RESULTADOS

* Calculo de la densidad del aceite usado

V = 121 mlM = 103.75 gr=103.75 gr121 cc=0.86 gr/cc* Calculo de la porosidad de la arena:

* En primera instancia debemos llenar de arena al vaso de precipitado a una determinada altura* Para luego pesar el vaso de precipitado en una balanza elctrica anteriormente debemos tarar el vaso de precipitado y registrar el peso de la arena.* Luego debemos llenar de agua al vaso de precipitado que contiene la arena para saber la porosidad o capacidad de absorcin que tiene dicha arena e inmediatamente pesarlo.

* Calculo de las presiones

* ESTADO CONTINUO* ACUIFEROP = *g * hDatos:h= 12 cm = 0.12 m= 1000 Kg / m3g= 9.81 m/sPresin inicial del acuferoPresion Inicial=Pi= 1000 Kgm3*9.8 ms2*0.12 mPI=1176 Nm2Pi=1176 Nm2=1176 PaPi=1176 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=1.656 psigPi=1.656 psig+14.7Pi=16.356 psi

* Para un t = 60 segh= 10cm = 0.1 mPi= 1000 Kgm3*9.8 ms2*0.1 mPi=980 Nm2Pi=980 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=1.37 psigPi=1.37 psig+14.7Pi=16.07 psi* RESERVORIODatos:h= 14 cm = 0.14 m= 860 Kg / m3g= 9.81 m/sPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.14 mPi=1179.2 Nm2Pi=1179.2 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=1.66 psigPi=1.66 psig+14.7Pi=16.36 psi

* Para un t = 30 segh= 8cm = 0.08 mPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.08 mPi=674.24 Nm2Pi=842.8 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=0.95psigPi=1.18psig+14.7Pi=15.65psi* Para un t = 60segh= 6 cm = 0.06 mPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.06 mPi=505.68 Nm2Pi=505.68Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=0.71psigPi=0.71psig+14.7Pi=15.41psi

* Para un t = 90 segh= 4cm = 0.04 mPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.04 mPi=337.12 Nm2Pi=842.8 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=0.474 psigPi=0.474 psig+14.7Pi=15.17 psi

* Cada de presin en el acufero:(16.63 16.07) = 0.56 psi* Cada de presin en el reservorio:P1= (16.36 15.65) = 0.71 psiP2 = (16.36 15.41) = 0.95 psiP3= (16.36 15.17) = 1.19 psi

* ESTADO NO CONTINUO* ACUIFEROP = *g * hDatos:h= 14 cm = 0.14 m= 1000 Kg / m3g= 9.81 m/s* Presin inicial del acuferoPresion Inicial=Pi= 1000 Kgm3*9.8 ms2*0.14 mPI=1372 Nm2Pi=1372 Nm2=1372 PaPi=1372 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=1.93 psigPi=1.93 psig+14.7Pi=16.63 psi

* RESERVORIODatos:h= 12 cm = 0.12 m= 860 Kg / m3g= 9.81 m/sPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.12 mPi=1011.36 Nm2Pi=1011.36 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=1.42 psigPi=1.42 psig+14.7Pi=16.12 psi

* Para un t = 2 minh= 12 cm = 0.12 mPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.12 mPi=1011.36 Nm2Pi=1011.36 Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=1.42psigPi=1.18psig+14.7Pi=16.12psi

* Para un t = 10minh= 10 cm = 0.1 mPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.06 mPi=842.8 Nm2Pi=842.8Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=1.18psigPi=0.71psig+14.7Pi=15.88psi* Para un t = 20minh= 7 cm = 0.07 mPi= 860 Kgm3*9.8 ms2*0.04 mPi=589.96 Nm2Pi=589.96Pa x1K Pa103 Pa xpsi6.8947 K PaPi=0.83 psigPi=0.474 psig+14.7Pi=15.53 psi

* Cada de presin en el reservorio :P1= (16.36 16.12) = 0.24 psiP2= (16.36 15.88) = 0.48 psiP3= (16.36 15.53) = 0.83 psi

Grficos en el reservorio

Grafica 1

Grafica 2

VII. ALCANCES Y LIMITACIONES

Alcances:De forma didctica y prctica se puede demostrar la intrusin de agua en un sistema continuo y en un sistema no continuo mediante los volmenes de agua que invaden el recipiente reservorio y en la parte de la produccinLimitaciones:* Una de las mayores limitaciones en el experimento es que los empaques de arena no simularan las formaciones con puesto que no son tan representativa como una formacin de arena consolidada

* Debido a que esta maqueta es un modelo piloto podemos tener errores en las mediciones experimentales en las cadas de presin y tiempos

VIII. CONCLUSIONES

* Al realizar la simulacin en los modelos se puede observar que a mayor nmero de tanques acuferos menores ser la cada de presin.

* Mientras menor sea el numero de tanques acuferos modelo continuo mayor ser la cada de presin

* Como se espero, la cada de presin en el depsito de diesel fue mucho mayor que en el depsito agua ya que este trata de compensar la presin que desprende el depsito de diesel al exterior con una intrusin de agua a travs de las arenas con una determinada porosidad.

* Obtuvimos como resultados de la simulacin en laboratorio, una cada de presin total en el deposito de diesel :* PARA EL ESTADO CONTINUO* Cada de presin en el acufero:(16.63 16.07) = 0.56 psi* Cada de presin en el reservorio:P1= (16.36 15.65) = 0.71 psiP2 = (16.36 15.41) = 0.95 psiP3= (16.36 15.17) = 1.19 psi

* PARA EL ESTADO NO CONTINUO* Cada de presin en el reservorio :P1= (16.36 16.12) = 0.24 psiP2= (16.36 15.88) = 0.48 psiP3= (16.36 15.53) = 0.83 psi

IX. RECOMENDACIONES

* Se debe tener en cuenta el manejo de los instrumentos de laboratorio, especialmente en el clculo de la densidad y el experimento contino, como tambin tener cuidado en los clculos que se realizan, ya que en ambos casos puede alterar los resultados que queremos obtener.

* Evitar que suframos perdidas de masa en la preparacin en los depsitos tanto de agua como de aceite* Debemos tener mecho cuidado que no exista filtraciones o fugas en la maqueta del estado continuo y no continuo

X. BIBLIOGRAFIA

* Tarek Ahmed, Capitulo 10 , Intrusion de agua, Pag 624- 674* Apuntes de ingeniera de reservorios II