CAPITULO 1 empujes

8/17/2019 CAPITULO 1 empujes

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RESERVORIO II SEXTO SEMESTRE

CLASIFICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS

INTRODUCCIÓN.

Es práctica común clasificar a los yacimientos petroleros de acuerdo a las

características de los hidrocarburos producidos y a las condiciones bao las

cuales se presenta su acumulaci!n en el subsuelo" #sí$ tomando en cuenta las

características de los fluidos producidos$ se tienen yacimientos de% aceite$ aceite

li&ero '(olátil)$ &as seco$ &as húmedo y de &as y condensado" *as características

de los fluidos producidos para delimitar un yacimiento dentro de la clasificaci!n

anterior son%

Yacimientos de aceite.- +roducen un lí,uido ne&ro o (erde ne&ru-co$ con unadensidad relati(a mayor de 0.800 y una relaci!n &as aceite instantánea menor de00 m!" #m!0

Yacimientos de aceite $o%&ti%.- +roducen un lí,uido caf. oscuro$ con unadensidad relati(a entre O.'(0 ) 0.800 ) con una relaci!n &as aceite instantáneaentre 00 ) * +00 m!" #m!0

Yacimientos de "as ) condensado.- +roducen un lí,uido li&eramente caf. opai-o$ con una densidad relati(a entre 0.'(0 ) 0.'80 y con relaciones &asaceite instantáneas ,ue (arían de *+00 a *.000 m!" #m!0

Yacimientos de "as ,medo.- +roducen un lí,uido transparente$ con unadensidad relati(a menor de 0.'(0 y con relaciones &as aceite entre *0 000 ) 0000 m!" #m!0

Yacimientos de "as seco.- +roducen un lí,uido li&ero/ transparente si %o ,a)) ycon relaciones &as aceite mayores de 0 000 m!" #m!0

*a clasificaci!n anterior no es precisa$ ya ,ue con la única base de la relaci!n &asaceite instantánea y el color del lí,uido producido no siempre se puede definir un

yacimiento dentro de ella"

Se ha (isto ,ue se obtiene una clasificaci!n más apropiada de los yacimientos$

cuando se consideran las fases y la composici!n de la me-cla de hidrocarburos$ a

la temperatura y presi!n a ,ue se encuentran dentro del yacimiento" 0icha

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clasificaci!n se e4pondrá despu.s de definir al&unos conceptos básicos"

CARACTER/STICAS Y ROIEDADES DE LOS DIFERENTES TIOS DE YACIMIENTOS DE 1IDROCAR2UROS

Com3onente Aceite Aceite 5as ) 5as Seco

53 67"89: 86"3; "3; "8;

5> 9"3? 7"3= 9">9 9"3<

56 3"7? >"7 ?"3 3;< 33? 367

0ensidad Relati(a% ?"7 ?";7;

Rel" AasB#ceite m3

m333? 6?< > 69? 93 ;??

5olor del lí,uido%Ce&roVerdu-co

#naranado oscuro

5af.li&ero

#cuosos

*.*. DEFINICIONES RE4IAS.

#ntes de describir los dia&ramas de fases y su construcci!n$ se definen

al&unos conceptos básicos asociados con los dia&ramas mencionados"

6o3iedades intensi$as. Son a,uellas ,ue son independientes de lacantidad de materia considerada$ por eemplo% la (iscosidad$ densidad$

temperatura$ etc"

7nto c6tico" Es el estado a condici!n de presi!n y temperatura para elcual las propiedades intensi(as de las fases lí,uida y &aseosa son id.nticas"

6esi9n c6tica. Es la presi!n correspondiente al punto crítico"

Tem3e6at76a c6tica. Es la temperatura correspondiente al punto crítico"

C76$a de :76:7;eo e:7%%ici9n


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C76$a de 6oco condensaci9nona de condensaci9n 6et69"6ada. Es a,uella en la cual al baar lapresi!n$ a temperatura constante$ ocurre una condensaci!n"

Aceite sat76ado. Es a,uel ,ue a las condiciones de presi!n y temperaturaa ,ue se encuentra está en e,uilibrio con su &as"

Aceite :a;o sat76ado. Es el ,ue$ a las condiciones de presi!n ytemperatura a ,ue se encuentra$ es capa- de disol(er más &as"

Aceite s73e6sat76ado. Es a,uel ,ue en las condiciones de presi!n ytemperatura a ,ue se encuentra$ tiene mayor cantidad de &as disuelto ,ue

el ,ue le correspondería en condiciones de e,uilibrio"

Sat76aci9n c6tica de 7n =%7ido. Es la saturaci!n mínima Bnecesaria para,ue e4ista escurrimiento de dicho fluido en el yacimiento"

*.. CONSTRUCCIÓN DE FASES.

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*.. MECANISMOS DE DESLA>AMIENTO DE LOS FLUIDOS EN LOS YACIMIENTOS

6ocesos de des3%a?amiento

*a recuperaci!n del aceite se obtiene mediante un proceso de

despla-amiento" El &radiente de presi!n obli&a al aceite a fluir hacia lospo-os$ pero ese mo(imiento se (erifica solamente si otro material llena el

espacio desocupado por el aceite y mantiene$ en dicho espacio$ la presi!n

re,uerida para continuar el mo(imiento de los fluidos" En cierto modo el

aceite no fluye del yacimiento$ sino ,ue es e4pulsado mediante un proceso

de despla-amiento$ siendo los principales a&entes despla-antes el &as y el

a&ua"



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*os proceses de despla-amiento son%

A. E4pansi!n de la roca y los lí,uidos"2. Empue por &as di suelto liberado

C. Empue por capa de &as"D. Empue por a&ua"E. 0espla-amiento por se&re&aci!n"

A. E@3ansi9n de %a 6oca ) %os %7idos

Este proceso de despla-amiento ocurre en los yacimientos bao saturados$

hasta ,ue se alcan-a la presi!n de saturaci!n" *a e4pulsi!n del aceite se

debe a la e4pansi!n del sistema" El aceite$ el a&ua con&.nita y la roca se

e4panden$ desaloando hacia los po-os productores el aceite contenido en

el yacimiento" 0ada la baa compresibilidad del sistema$ el ritmo de

declinaci!n de la presi!n con respecto a la e4tracci!n$ es muy pronunciado"

*a liberaci!n del &as disuelto en el aceite ocurre en la tubería de

producci!n$ al ni(el en ,ue se obtiene la presi!n de saturaci!n" *a relaci!n

&as aceite producida permanece$ por lo tanto$ constante durante esta

etapa de e4plotaci!n$ e i&ual a Rsi. *a saturaci!n de aceite prácticamenteno (aría" *a porosidad y la permeabilidad absoluta disminuyen li&eramente$

así como la (iscosidad del aceite" El factor de (olumen del aceite aumenta

tambi.n en forma muy li&era" 0ebido a estas circunstancias$ el índice de

producti(idad permanece prácticamente constante"

2. Em37;e de "as dis7e%to %i:e6ado

Dna (e- iniciada en el yacimiento la liberaci!n del &as disuelto en el aceite$

al alcan-arse la presi!n de saturaci!n$ el mecanismo de despla-amiento del

aceite se deberá$ primordialmente$ al empue de &as disuelto liberado/ ya

,ue si bien es cierto ,ue tanto el a&ua intersticial y la roca continuaran

e4pandi.ndose$ su efecto resulta despreciable$ puesto ,ue la

compresibilidad 'o e4pansionabilidad) del &as es mucho mayor ,ue la de losotros componentes de la formaci!n" El &as liberado no fluye inicialmente

hacia los po-os$ sino ,ue se acumula en forma de pe,ue2as burbuas

aisladas$ las cuales por moti(o de la declinaci!n de la presi!n$ lle&an a

formar posteriormente una fase continua$ ,ue permitirá el fluo de &as

hacia los po-os" *a saturaci!n de &as mínima para ,ue ocurra fluo del



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mismo se denomina saturaci!n de &as crítica" 0urante esta etapa$ en la ,ue

la saturaci!n de &as es menor ,ue la crítica$ la relaci!n &asBaceite

producida disminuye li&eramente$ ya ,ue el &as disuelto en el aceite$ ,ue se

libera$ ,ueda atrapado en el yacimiento::" El &as liberado llena totalmente

el espacio desocupado por el aceite producido" *a saturaci!n de aceitedisminuirá constantemente$ a causa de su producci!n y enco&imiento por la

liberaci!n del &as disuelto/ por lo tanto$ mientras ,ue la permeabilidad al

aceite disminuye continuamente$ la permeabilidad al &as aumentará" El &as

fluirá más fácilmente ,ue el aceite$ debido a ,ue es más li&ero$ menos

(iscoso y a ,ue en su trayectoria se despla-a por la parte central de los

poros 'bao condiciones e,ui(alentes$ su mo(ilidad es mucho mayor ,ue la

del aceite)" 0e esta manera Bla relaci!n &asBaceite ,ue fluye en el

yacimiento aumentará constantemente y la relaci!n &asBaceite producida en

la superficie mostrará un pro&resi(o incremento$ hasta ,ue la presi!n del

yacimiento se abata substancialmente" 5uando esto ocurra$ la relaci!n

medida en la superficie disminuirá$ debido a ,ue a presiones baas$ los

(olúmenes de &as en el yacimiento se apro4iman a los (olúmenes medidos

en la superficie"

0ebido a ,ue este tipo de mecanismo se presenta &eneralmente en

yacimientos cerrados$ la producci!n de a&ua es muy pe,ue2a o nula" *as

recuperaciones por empue de &as disuelto son casi siempre baas$

(ariando &eneralmente entre el + ) e% !+B del aceite contenido a la

presi!n de saturaci!n"

5uando este mecanismo de despla-amiento ocurre en yacimientos ,ue no

presentan condiciones fa(orables de se&re&aci!n$ la recuperaci!n es

totalmente independiente del ritmo de e4tracci!n"

C. Em37;e 3o6 ca3a o cas7ete de "as.

El empue por capa de &as consiste en una in(asi!n pro&resi(a de la -ona de

aceite por &as$ acompa2ada por un despla-amiento direccional del aceitefuera de la -ona de &as libre y hacia los po-os productores" *os

re,uerimientos básicos son%

I.Fue la parte superior del yacimiento conten&a una alta saturaci!n de &as"II.Fue e4ista un continuo crecimiento o a&randamiento de la -ona



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ocupada por el cas,uete de &as"

*a -ona de &as libre re,uerida puede presentarse de tres maneras%

E4istir inicialmente en el yacimiento como cas,uete" 1ao ciertas condiciones$ puede formarse por la acumulaci!n de

&as liberado por el aceite al abatirse la presi!n del yacimiento$ a

consecuencia de la se&re&aci!n &ra(itacional"

*a capa de &as puede crearse artificialmente por inyecci!n de &as

en la parte superior del yacimiento$ si e4isten condiciones fa(orables

para su se&re&aci!n"

El mecanismo por el cual el aceite se recupera bao este pro ceso$ se

entiende fácilmente considerando primero la naturale-a deldespla-amiento cuando la presi!n del yacimiento se mantiene constante por

inyecci!n de &as" y anali-ando a continuaci!n las diferencias ,ue sur&en

cuando se permite la declinaci!n de la presi!n en el yacimiento" Es ob(io

,ue si la presi!n del yacimiento se mantiene en su (alor ori&inal$ el &as

inyectado no tiene acceso a la -ona de aceite$ e4cepto atrás o en el frente

de a(ance del &as libre y por lo tanto la parte inferior de la estructura

conser(a sus condiciones ori&inales de saturaci!n de aceite$ hasta ,ue se

in(ade por el &as inyectado" *a producci!n de aceite pro(iene de los po-os

locali-ados en la -ona de aceite$ pero el aceite producido es reempla-ado

por el ,ue se mue(e Badelante del frente de &as" En esta forma el proceso

obli&a al aceite a mo(erse hacia la parte inferior del yacimiento"

*a (entaa de este mecanismo consiste en ,ue propicia$ mediante una

adecuada locali-aci!n y terminaci!n de los po-os$ la obtenci!n de

producciones de aceite de la secci!n del yacimiento ,ue no contiene &as

libre$ reteni.ndose$ en la parte superior del yacimiento$ el &as libre ,ue se

utili-a para despla-ar el aceite

Sin inyecci!n de &as$ el empue por capa de &as tendrá lu&ar en (irtud de la

e4pansi!n del &as del cas,uete$ debida a la declinaci!n de la presi!n" Si el

(olumen de &as libre inicialmente presente en el yacimiento es &rande$

comparado con el (olumen total ori&inal de aceite$ y si no se produce &as

libre durante la e4plotaci!n$ la de eliminaci!n de presi!n re,uerida para la

in(asi!n total de la -ona de Baceite por el cas,uete de &as será li&era y el

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comportamiento del yacimiento se apro4imará al obtenido con inyecci!n de

&as" Si por otra parte el (olumen de la capa de &as es relati(amente

pe,ue2o$ la presi!n del yacimiento declinara a mayor ritmo$ permitiendo la

liberaci!n del &as disuelto y el desarrollo de una saturaci!n de &as libre en

la -ona de aceite" 5uando la saturaci!n de &as libre forme una fase conBtinua$ su e4clusi!n de los po-os productores será imposible y el mecanismo

de despla-amiento se apro4imará al de empue por &as disuelto"

*as recuperaciones en yacimientos con capa de &as (arían normalmente del

0 a% (0B del aceite contenido ori&inalmente$ pero si e4isten condicionesfa(orables de se&re&aci!n se pueden obtener recuperaciones del orden del

0B o más"

D. Em37;e 3o6 a"7a

El despla-amiento por in(asi!n de a&ua es en muchos sentidos similar al del

cas,uete de &as" El despla-amiento de los hidrocarburos tiene lu&ar en

este caso atrás y en la interfase a&uaBaceite m!(il" En este proceso el a&ua

in(ade y despla-a al aceite$ pro&resi(amente$ desde las fronteras

e4teriores del yacimiento hacia los po-os productores":Si la ma&nitud del

empue hidráulico es lo suficientemente fuerte para mantener la presi!n

del yacimiento o permitir solo un li&ero abatimiento de ella$ entonces el

aceite será casi totalmente recuperado por despla-amiento con a&ua$

puesto ,ue no habrá liberaci!n de &as en soluci!n o dicha liberaci!n será

pe,ue2a y asimismo el despla-amiento ,ue ocasione"

*os re,uerimientos básicos para este proceso son%

En primer lu&ar una fuente adecuada ,ue suministre a&ua en forma

accesible al yacimiento"

En se&undo t.rmino una presi!n diferencial entre la -ona de aceite

'yacimiento) y la -ona de a&ua 'acuífero)$ ,ue indu-ca y manten&a la

in(asi!n"

El empue hidráulico puede ser natural o artificial +ara ,ue se presente en

forma natural debe e4istir$ unto a la -ona productora$ un &ran (olumen de

a&ua en la misma formaci!n$ sin barreras entre el aceite y el a&ua$ y la

permeabilidad de la formaci!n facilitar su filtraci!n adecuada"

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*a formaci!n acuífera puede al&unas (eces alcan-ar la superficie" En este

caso la fuente del a&ua de in(asi!n podrá disponerse Ba tra(.s de la

entrada de a&ua superficial por el afloramiento" Esta condici!n no es muy

común" Aeneralmente la in(asi!n de a&ua tiene lu&ar por la e4pansi!n de la

roca y el a&ua en el acuífero$ como resultado de la declinaci!n de presi!ntransmitida desde el yacimiento" 0ebido a ,ue las compresibilidades de la

roca y el a&ua son muy pe,ue2as$ un empue hidráulico re&ular re,uerirá de

un acuífero e4tenso y &rande$ miles de (eces mayor ,ue el yacimiento"

Tan pronto como el a&ua in(ade una secci!n de la -ona de aceite y despla-a

al&o de .l$ la saturaci!n de a&ua aumenta$ la formaci!n ad,uiere e

incrementa su permeabilidad al a&ua y .sta tiende a fluir unto con el

aceite" 5omo a&ente despla-ante el a&ua tiene una (entaa sobre el &as$ ya

,ue debido a su menor mo(ilidad 'mayor (iscosidad)$ un (olumen dado de

a&ua introducido en el espacio poroso desaloará más aceite ,ue el mismo

(olumen de &as y se acumulará tambi.n en mayor &rado$ mostrando menos

tendencia ,ue el &as a fluir a tra(.s del aceite"

0espu.s ,ue la interfase o contacto a&uaBaceite alcan-a un po-o$ su

producci!n de a&ua aumenta pro&resi(amente" El proceso se termina al

abandonar el yacimiento cuando se in(aden los po-os superiores y su

producci!n disminuye a un ni(el tal ,ue la recuperaci!n dea de ser

costeable" En la mayoría de los yacimientos a&otados por empue de a&ua$ la

presi!n del yacimiento se conser(a a un ni(el relati(amente alto cuando se

abandona su e4plotaci!n" *a relaci!n &asBaceite producida en yacimientos

con empue hidráulico efecti(o no sufre cambios substanciales$ debido a

,ue al mantenerse alta la presi!n$ se e(ita la liberaci!n del &as disuelto y su

disipaci!n en la producci!n"

*as recuperaciones (arían normalmente entre el !+ ) e% '+B del (olumenori&inal de aceite en el yacimiento" *as recuperaciones Bbaas corresponden

a yacimientos hetero&.neos o con aceite (iscoso" En yacimientos con

empue hidráulico la recuperaci!n es sensible al ritmo de e4plotaci!n" Si los&astos son altos el depresionamiento propiciará la liberaci!n de &as y el

despla-amiento con a&ua Bse efectuará en presencia de una fase &aseosa"

En estas condiciones la saturaci!n de aceite residual puede reducirse

substancialmente" Esta reducci!n proporciona una recuperaci!n de aceite

mayor ,ue la obtenida con in(asi!n de a&ua donde no e4iste una fase

In&" 1etty Monta2o Suare- =


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&aseosa" El despla-amiento con a&ua en una formaci!n parcialmente

saturada de &as da lu&ar al desarrollo de una -ona de alta saturaci!n de

aceite 'banco de aceite)$ formada adelante del a&ua de in(asi!n" El banco

de aceite despla-a parte de la fase de &as m!(il inicial$ deando &as

residual GatrapadoG distribuido en los poros en forma de burbuasdiscontinuas o filamentos" El aceite es despla-ado posteriormente por el

a&ua$ en presencia de la fase &aseosa inm!(il"

Si se desea obtener la má4ima recuperaci!n$ se deberá controlar el ritmo

de producci!n$ a fin de ,ue el despla-amiento por a&ua se efectúe a la

presi!n más con(eniente" En la si&uiente fi&ura se muestra una

comparaci!n de los comportamientos de yacimientos de acuerdo al

mecanismo de empue operante"

Rec. BFI5. ! - 4ARIACIONES EN LAS CUR4AS DE DECLINACIÓN DE LA RESIÓN Y RE -LACIÓN 5AS-ACEITE RODUCIDA DEENDIENDO DEL TIO DE EMUGE DEL

YACIMIENTO

D. Des3%a?amiento 3o6 se"6e"aci9n "6a$itaciona%

*a se&re&aci!n &ra(itaciona3 o drene por &ra(edad" puede clasificarse como

un mecanismo de empue/ sin embar&o$ se considera más bien como una

modificaci!n de los demás" *a se&re&aci!n &ra(itaciona3 es la tendencia del

aceite$ &as y a&ua a distribuirse en el yacimiento de acuerdo a sus

densidades" El drene por &ra(edad puede participar acti(amente en la

In&" 1etty Monta2o Suare- 3?


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recuperaci!n del aceite" +or eemplo$ en un yacimiento bao condiciones

fa(orables de se&re&aci!n$ &ran parte del &as liberado fluirá a la parte

superior del yacimiento$ en (e- de ser arrastrado hacia los po-os por la

fuer-a de presi!n$ contribuyendo así a la formaci!n o a&randamiento del

cas,uete de &as y aumentando la eficiencia total del despla-amiento"

*os yacimientos presentan condiciones propicias a la se&re&aci!n de sus

fluidos$ cuando poseen espesores considerables o alto relie(e estructural$

alta permeabilidad y cuando los &radientes de presi!n aplicados$ no

&obiernan totalmente el mo(imiento de los fluidos"

*a recuperaci!n en yacimientos donde e4iste se&re&aci!n de "as )#o dea"7a$ es sensible al ritmo de producci!n" Mientras menores sean los &astos$menores serán los &radientes de presi!n y mayor la se&re&aci!n" Si se

establece en un yacimiento contra fluo de aceite y &as$ se desarrollará una

capa de &as y la relaci!n &asBaceite producida mostrará una disminuci!n" En

la fi&ura se presenta dia&ramáticamente el efecto ,ue se produce$ en un

yacimiento con y sin se&re&aci!n sobre la recuperaci!n y su relaci!n &asB

aceite producida"

*a obser(aci!n de la fi&ura permite anali-ar$ en forma cualitati(a$ las

trayectorias de las burbuas de &as liberado en un yacimiento$ así como las

fuer-as ,ue actúan sobre las mismas"



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0ichas fuer-as son% El peso de la burbua de &as$ el empue debido a la

diferencia de densidades entre el &as y el aceite$ y la fuer-a debida al

&radiente de presi!n:"

E. Com:inaci9n de em37;es.*a mayoría de los yacimientos ,uedan sometidos durante su Be4plotaci!n a

más de uno de los mecanismos de despla-amiento e4plicados" +or eemplo%

un yacimiento &rande puede comportarse inicialmente como productor por

empue de &as disuelto" 0espu.s de un corto período de producci!n$ la

capa de &as asociado actúa efecti(amente y contribuye substancialmente a

despla-ar aceite"

: E4isten tambi.n las fuer-as (iscosas ,ue se oponen al mo(imiento del

elemento &aseoso considerado"

+osteriormente$ despu.s de una e4tensa e4tracci!n$ la presi!n del

yacimiento caerá lo suficiente como para establecer la entrada de a&ua del

acuífero$ de modo ,ue el empue por a&ua se presentará como parte

importante del mecanismo de despla-amiento"


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