jueves, 20 de mayo de 2010

Clasificación de los Mecanismos de Producción de los Yacimientos.

El proceso de entender el comportamiento de un yacimiento requiere la identificación de los mecanismos que impulsan los fluidos hacia los pozos del yacimiento.

La existencia de estos mecanismos se debe al proceso de formación de la roca y de acumulación de los hidrocarburos, y a las condiciones de presión y temperatura existentes en el yacimiento.

Normalmente existe más de un mecanismo responsable de la producción de los fluidos del yacimiento, pero solo uno será dominante en un intervalo de tiempo.
Durante la vida productiva del yacimiento, varios mecanismos pueden alcanzar la condición de dominante.

Los mecanismos de producción son los siguientes:
· Desplazamiento por expansión de los fluidos.
· Desplazamiento por gas en solución.
· Desplazamiento por capa de gas.
· Desplazamiento hidráulico.
· Desplazamiento por gravedad.

Desplazamiento por Expansión de los Fluidos.

Dadas las condiciones de presión y temperatura existentes en los yacimientos, cualquier reducción de la presión causará una expansión de los fluidos en el mismo y una reducción del volumen poroso. A este efecto se le conoce como mecanismo de empuje por expansión de los fluidos y reducción del volumen poroso.
Este mecanismo está presente en todos los yacimientos, pero es más importante en yacimientos donde la presión es mayor que la presión de burbujeo (yacimientos subsaturados) y, por lo tanto, todos los componentes de los hidrocarburos se encuentran en fase líquida.

Cuando se perfora un pozo en un yacimiento, la producción de los líquidos favorece una reducción de presión que, a su vez, genera una expansión del petróleo y del agua del yacimiento. Conjuntamente ocurrirá una reducción del volumen poroso al mantenerse constante la presión o el peso de los estratos suprayacentes y reducirse la presión en los poros debido a la producción de los fluidos (compactación).

Algunas características importantes de este tipo de desplazamiento son:
· La presión del yacimiento declina rápidamente durante el tiempo en que este mecanismo sea el dominante.
· La relación gas-petróleo de los pozos del yacimiento es similar a la razón gas disuelto-petróleo (Rsi).
· El factor de recobro estimado está en el orden del 5 % del POES.


Desplazamiento por Gas en Solución.

Debido a las condiciones de presión y temperatura existentes en los yacimientos, los componentes livianos de los hidrocarburos pasan a la fase gaseosa y se mantienen en la zona de hidrocarburos líquidos, lo cual, producen el desplazamiento por gas en solución. Es el mecanismo de producción más frecuente y generalmente contribuye a la producción de la mayor parte de los fluidos. Está presente en los yacimientos donde la presión es menor que la presión de burbujeo (yacimiento saturado).

Debido a esta condición, a medida que se desarrolla la explotación del yacimiento y la presión se reduce, los componentes livianos (gas) presentes en los hidrocarburos pasan a la fase gaseosa, de esta manera se forman pequeñas burbujas que permitirán desplazar los hidrocarburos líquidos, ejerciendo una cierta presión sobre ésta fase, contribuyendo en el empuje hacia los pozo (Figura 1).


Figura 1. Desplazamiento por Gas en Solución.



Las características más importantes de este mecanismo son:
· La presión del yacimiento declina en forma continua.
· La relación gas-petróleo al principio, es menor que la razón gas disuelto petróleo a la presión de burbujeo. Luego, se incrementa hasta un máximo para después declinar.
· El factor de recobro característico de yacimientos bajo este mecanismo está entre 5% y el 30 % del POES.



Desplazamiento por Capa de Gas.

En el desplazamiento por capa de gas, los componentes livianos de los hidrocarburos que pasan a la fase gaseosa se desplazan hacia la parte alta del yacimiento, conformando una zona de alta saturación de gas o capa de gas.
Este mecanismo está presente en yacimientos que se encuentren sometidos a presiones menores que la de burbujeo (yacimientos saturados).
En este caso, los componentes livianos de los hidrocarburos (gas) se irán separando de la fase líquida y todos o buena parte de ellos migrarán, a la parte alta de la estructura, debido a su gravedad, a la parte alta de la estructura. De esta manera se conforma una zona del yacimiento con una alta saturación de gas, normalmente llamada capa de gas.

Durante su formación, la capa de gas desplazará hidrocarburos líquidos hacia los pozos y, simultáneamente, ejercerá una presión sobre la zona de petróleo.
A diferencia del desplazamiento por gas en solución donde la expansión del gas en la zona de hidrocarburos líquidos o interna, aquí dicho efecto puede verse sobre la zona de hidrocarburos líquidos, gaseosos o externa.
La detección de un contacto gas-petróleo es un claro indicador de la existencia de este tipo de desplazamiento. El tamaño o proporción del volumen de esta capa de gas en relación con el volumen de la zona de petróleo, a condiciones de yacimientos, será un indicador de la importancia de este mecanismo (Figura 2).

Figura 2. Desplazamiento por Capa de Gas.


Las características más resaltantes de este tipo de desplazamiento son:
· La presión del yacimiento disminuye lentamente y en forma continua.
· relación gas-petróleo de los pozos depende de su ubicación en el yacimiento:
- En los pozos ubicados en la parte alta de la estructura, este parámetro aumentará continuamente.
- En los pozos ubicados en la parte baja, la relación gas-petróleo estará a nivel de la razón gas disuelto-petróleo, correspondiente a la presión actual del yacimiento.
· El factor de recobro se estima entre un 20 % y 35 % del POES.

Desplazamiento Hidráulico.

La presencia del agua durante el proceso de formación de las rocas que almacenan hidrocarburos, permite identificar la expansión del agua como un mecanismo de desplazamiento que es conocido como desplazamiento hidráulico.

Este mecanismo de desplazamiento debe ser considerado cuando exista una porción de roca con una alta saturación de agua asociada a la zona de petróleo. Esta porción del yacimiento recibe el nombre de acuífero.
A medida que transcurre la explotación del yacimiento y su presión se va reduciendo, al igual que todos los otros fluidos, el agua presente en el acuífero se irá expandiendo.

Esta expansión del agua producirá un desplazamiento de los hidrocarburos hacia los pozos de producción. Este efecto se mantendrá hasta que la capacidad expansiva del volumen de agua contenido en el agua-petróleo del acuífero se agote.

La identificación de un contacto agua-petróleo a través de los registros de pozos establece la existencia de este mecanismo. La importancia de este mecanismo sobre el comportamiento del yacimiento está en función del volumen del acuífero y su conductividad (k *h), (Figura 17).



Figura 3. Desplazamiento Hidráulico.


Algunas características de este desplazamiento son:
· La declinación de la presión del yacimiento es relativamente suave pudiendo, para el caso de acuíferos de gran volumen, permanecer nula.
· La relación gas-petróleo es relativamente baja y cercana al valor de la razón gas disuelto-petróleo correspondiente a la presión inicial del yacimiento.
· La producción de agua aparece relativamente temprano, principalmente en los pozos más cercanos al contacto agua-petróleo.
· El factor de recobro para este tipo de desplazamiento se estima de 25 % a 40 % del POES.



• Segregación Gravitacional.

Cuando los yacimientos presentan un alto grado de inclinación, se genera una reubicación de los fluidos de acuerdo a la densidad de los mismos, y es conocido como segregación gravitacional.

Este tipo de desplazamiento es característico de yacimientos que presentan un alto grado de buzamiento. Este hecho favorece el flujo en contracorriente mediante, el cual, el gas migra hacia la parte alta de la estructura y el petróleo hacia la parte baja, por razones de diferencia de densidad.

En este tipo de yacimientos es frecuente, con el desarrollo de la explotación, la formación de una capa de gas secundaria.

Es conveniente mencionar que el ingeniero de yacimiento debe aprovechar esta característica para tratar de poner a producir los pozos que se encuentran buzamiento abajo.

Las características de este tipo de desplazamiento son similares a las definidas en el mecanismo de desplazamiento por capa de gas (Figura 4).




Figura 4. Desplazamiento por Segregación Gravitacional



• Desplazamiento Combinado.

Ocurre cuando en el yacimiento actúan dos o más mecanismos de expulsión simultáneamente. La identificación del mecanismo de producción es de vital importancia para realizar cualquier estudio de yacimientos (Tabla 1).



Tabla 1. Características de los diferentes mecanismos de producción.


1. Expansión de roca y fluidos
2. Gas en solución
3. Capa de gas
4. Influjo de agua
5. Segregación gravitacional


Figura 5. Eficiencia de mecanismos de recobro en términos del factor de recobro











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