Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de la Roca
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Objetivo de Curso:Predecir el comportamiento volumétrico de un yacimiento de aceite.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de la Roca:
- Porosidad- Saturación- Permeabilidad- Compresibilidad- Presión Capilar- Mojabilidad
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de la Roca (1/ 5)
Con el propósito de conocer la interacción del sistema roca-fluido en los yacimientos de hidrocarburos es necesario conocer cuantitativamente y cualitativamente la relación que existe entre las propiedades petrofísicas y de los fluidos en el yacimiento.
La distribución y flujo de los fluidos en un yacimiento esta gobernado por fuerza capilares, de gravedad y viscosas. Dependiendo de las condiciones de análisis, alguna de estas fuerzas sobresale, y por lo tanto, es la fuerza dominante.
Por ejemplo, en la migración de hidrocarburos fuerzas de gravedad (flotación) son dominantes.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de la Roca (2/5)
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de la Roca (3/5)
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de la Roca (4/5)
Las fuerzas capilares dominan el entrampamiento de hidrocarburos.Las fuerzas viscosas dominan en la vecindad de los pozos productores e inyectores.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de la Roca (5/5)
Durante la vida productiva del yacimiento, la combinación de estas fuerzas, da como resultado del empuje de los fluidos hacia el pozo.
El flujo de fluidos se da a través del medio poroso que conforma al yacimiento. Por lo tanto, es vital conocer cuantitativamente las propiedades de la roca y de los fluidos.
Entre las propiedades de la roca que son útiles para realizar calculos de ingeniería de yacimientos incluyen: porosidad, saturación, permeabilidad, compresibilidad, presión capilar, y mojabilidad.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Porosidad
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Porosidad ( 1/5)
Este concepto cuantifica la parte del volumen total de una roca que no es ocupado por los granos solidos de la roca. Se expresa en fracción y en porcentaje.
Considerando la conectividad de este volumen: se tiene dos tipos de porosidad:
Porosidad Absoluta: relación del volumen total que no es roca (Vp) y el volumen total de la roca (VT).
∅ 𝑎=𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠𝑜𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
=𝑉 𝑝
𝑉 𝑇
=𝑉 𝑇 −𝑉 𝑠ó 𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠
𝑉 𝑇
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Porosidad (2/5)Porosidad Efectiva: relación de volumen que no es roca pero únicamente conectado y el volumen total de la roca.
∅ 𝑒=𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠𝑜𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑜
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
La porosidad efectiva es la que se usa en los cálculos de volumen, debido a que es la que representa el aceite móvil en el yacimiento.
http://www.pre.ethz.ch/research/projects/?id=comptom
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Porosidad (3/5)La porosidad se clasifica en primaria y secundaria. La porosidad primaria se forma al momento del deposito de los sedimentos, esta incluye porosidad interparticula e intraparticula.
La porosidad interparticular o intragranular es la que se forma entre los granos al momento de su depositación.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Porosidad (4/5) La porosidad intraparticular ocurre dentro de los granos, esta se da en formaciones carbonatadas, cuando existe la disolución de material.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Porosidad (5/5)La porosidad secundaria se forma después de la depositación y se desarrolla durante la diagénesis por disolución, dolomitización, y fracturamiento de la roca debido a esfuerzos.
Fractura
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Porosidad (5a/5)La porosidad (efectiva) en un yacimiento presenta, generalmente, una distribución, como se muestra a continuación:
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.160
2000
4000
6000
8000
10000
12000Histogram with 50 bins
Porosity
Fre
quen
cy
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Promedio PonderadoSaturación de aceite
Saturación de agua
Saturación de agua
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Medición de la Porosidad
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades de los Fluidos:
- Antecedentes- Tipos de Fluidos- Factores de Volumen Aceite- Factores de Volumen Gas
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Antecedentes
Una adecuada descripción de la roca, de los fludios, del sistema roca-fluido, distribución de los fluidos y el comportamiento del yacimiento, son requeridos, ya que son el insumo para realizar estudos y análisis para responder las sigientes preguntas y toma de decisiones:
Cual es Volumen Origina en el yacimiento?Cual es el Mecanismos de Producción?Predecir el Comportamiento del YacimientoDefinición de una Estrategia de Desarrollo
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Antecedentes….
Una consolidación de la información de todas las fuentes disponibles es una buena practica para eleguir la información representativa del yacimiento. Las muestras analizadas en un laboratorio proporcionan el comportamiento volumétrico y propiedades termodinámicas de los fluidos de la formación.
Un análisis PVT proporciona la variación de las propiedades termodinamicas y volumetricas del fluido contra presión y temperatura. Un analisis PVT es util para:
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Antecedentes…
• Determinar el volumen original del yacimiento.
• Evaluar el volumen original a condiciones de superficie
• Evaluar el comportamiento del yacimiento
• Modelar el comportamiento
del fluido en toda la cadena
de producción.• Diseñar Instalaciones
superficiales: separadores, ductos, etc.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tipos de Fluidos:Considerando la variación de la densidad con respecto a la presión, es decir, la compresibilidad, podemos identificar diferentes tipos de fluidos . En general se tienen tres fluidos conocidos como:
• Fluidos incompresibles• Fluidos Ligeramente compresibles• Fluidos Compresibles
La compresibilidad isotérmica es:
V = Volumen del fluido = Densidad del fluidop = presión, psic = Compresibilad, psi-1
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tipos de Fluidos: Fluido IncompresibleUn fluído incompresible es aquel donde el volumen o la densidad no cambian con respecto a la presión, esto es,
Fluído incompresible estrictamente no existen. Este comportamiento puede ser asumido para simplificar derivaciones o comportamientos.
Un ejemplo de fluido incompresible: agua
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tipos de Fluidos: Fluido Ligeramente Compresible
Este tipo de fluidos experimenta ligeros cambios en volumen, o densidad, con respecto a la presión. Conociendo un volumen a una presión de referencia, la variación de la densidad con respecto a la presión puede ser descrita por:
O, considerando la densidad,
V = Volumen del fluido = Densidad del fluidop = presión, psiref = referenciac = Compresibilad, psi-1
Se debe de mencionar que muchas crudos presentan éste comportamiento
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tipos de Fluidos: Fluido Compresible
Estos fluidos experimentan grandes cambios en volumen con respecto a cambios en presión. La compresibilidad de estos fluido esta dada por,
Todos los gases y mezclas gas-liquido son considerados fluidos compresibles.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tipos de Fluidos: Densidad contra presión.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tipos de Fluidos:
Considerando la Relación Gas-Aceite, RGA y la densidad API del fluido, es posible identificar diferentes tipos de fluidos:
Donnis, 2007.”Essentials of Reservoir Engineering”
Leer Capítulo V McCain, 2011.”Petroleum Fluid Correlation”
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Relación de Volumenes en Superficie y Yacimiento:La cantidad de aceite y gas producidos de un yacimiento, medidos a condiciones estandar son convertidas a condiciones de yacimiento usando factores de volumen, esto es, Bo, Bg, Rs and R.
Aceite
Gas
Agua
Volumenen el Yacimiento
Gas L
Gas D
Aceite
Agua
GasT =
Gas L +
Gas D
Aceite
Agua
Volumenen Superficie
Los factores de volumen son obtenidos en el laboratorio, hechos con muestras de aceite, gas y agua tomados a condiciones de yacimiento.
L : LibreD: DisueltoT: Total
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Concepto de Aceite NegroEl concepto de aceite negro, no se refiere a su color. Este concepto surge de la manera en que su comportamiento es modelado. Este, esta formado de dos componentes, esto es, aceite y gas a condiciones estandar, (c.e.).
El concepto de Aceite Negro, asume que en el yacimiento, las composiciones del gas y aceite, permanecen constantes , cualquiera que sean las condiciones de presión y temperatura. De esta manera, los cálculos de Balance de Materia pueden ser expresados en volumenes usando Factores de Volumen, relacionando condiciones de superficie con condiciones de yacimiento. Este comportamiento es aplicado a fluidos que estan “lejos del punto crítico”. Este concepto no puede ser usado, de manera general, en fluidos críticos: aceite volatil o gas y condensado. Estos fluidos deben de ser tratados con Ecuaciones de Estado.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades VolumétricasFactor de Volumen de Aceite,Bo
Bo es la relación de un volumen de una masa dada de aceite mas su gas disuelto, a una presión y temperatura dada, con respecto a su volumen de ese mismo aceite a condiciones de tanque.
Note: m Res. Oil = m ST oil +m Std gas
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades VolumétricasRelación Gas Disuelto-Aceite,Rs
La Rs es la relación entre el volumen de gas disuelto en el aceite a una presión y temperatura dada y el volumen de aceite en el cual esta disuelto, ambos medidos a condiciones de tanque.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades VolumétricasFactor de Volumen de Gas, Bg
El Bg es la relación de el volumen de gas a una presión y temperaura dada y el mismo volumen de gas medido a condiciones estandar.
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades VolumétricasRelación Gas-Aceite, R,GOR, RGA
La RGA es la relación del gas producido entre el aceite producido, ambos medidos a condiciones estandar.
Gas Producido = Gas Disuelto + Gas Libre
Aceitecon gasdisuelto
Gas LibreProducido
GasDisueltoProducido
Gas LibreEn yac.
AceiteProducido
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades VolumétricasRelación Gas Condensado, CGR
El CGR es la relación entre condensado producido y el gas producido, ambos medidos a condiciones estandar
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades Volumétricas: Bo, ( Formation VolumeFactor, FVF) @ Temperatura constante.
Fluido se expande, debido a su compresibilidad. El Bo aumenta
Todo el gas permanece en solución
Etapa Bajosaturadap > pb
Etapa Saturadap < pb
Gas es liberado, al ritmo de su Rs
El aceite se encoge en el yac. El Bo disminuye
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades Volumétricas: Rs, relación gas disueltoen el Aceite
Etapa Bajosaturadap > pb
Etapa Saturadap < pb
Todo el gas permanece en solución. Es el único que se produce, Qg = Qo * Rs
Rs = R = RGA = GOR = Rp
Rs es constanteRs disminuye a medida que se libera gas en solución
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades Volumétricas: Bg, Factor de Volumen del Gas
Para yacimientos de aceite. El Bg tiene sentido en condiciones saturadas
Etapa Bajosaturadap > pb
Etapa Saturadap < pb
El Bg aumenta debido a que el gas se expande mas a medida que disminuye la presión.
Un yac. a p y T estandartendría un Bg = 1
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Propiedades Volumétricas: R, Relación Gas-Aceite
Etapa Bajosaturadap > pb
Etapa Saturadap < pb
Efecto de Krc. Y Segregación de gas hacia la parte superior
Si p > pb,Rs = R = RGA = GOR = Rp
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tipos de Fluidos:McCain (2011) hace analisis resultados obtenidos en laboratorio para clasificar fluidos considerando la Relación Gas Aceite Inicial
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Factor de Volumen Total:Un
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tarea 4: Identificación de Contactos y Vol. de Hc.
2650
2700
2750
2800
2850
2900
200 205 210 215 220
Dep
th (m
)
Pressure (kg/cm2)
Pressure (Kgf/cm2)
Depth (m)
Gradiente kgf/cm2/m
Grad Prom Kgf/cm2/
mGrad Prom
psi/ft
204.7 2680205.3 2705 0.02400205.8 2730 0.02000 0.0220 0.0954207.4 2755 0.06400209.4 2780 0.08000211.3 2805 0.07600 0.0720 0.3121213.6 2830 0.09200216.2 2855 0.10400218.9 2880 0.10800 0.1013 0.4392
2.16 kPa/m 0.0954 Psi/ft
7.1 kPa/m 0.3121 Psi/ft
10.13 kPa/m 0.4392 Psi/ft
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tarea 4: Identificación de Contactos y Vol. de Hc.
2500
2550
2600
2650
2700
2750
2800
2850
2900
0 20 40 60 80 100 120
Dep
th (m
)
Area (km2)
BASECIMA
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tarea 4: Identificación de Contactos y Vol. de Hc.
2500
2550
2600
2650
2700
2750
2800
2850
2900
0 20 40 60 80 100 120
Dep
th (m
)
Area (km2)
BASECIMA
V=Int
V=Int
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tarea 4: Identificación de Contactos y Vol. de Hc.
2500
2550
2600
2650
2700
2750
2800
2850
2900
0 20 40 60 80 100 120
Dep
th (m
)
Area (km2)
BASECIMA
V=Int
V=Int
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tarea 4: Identificación de Contactos y Vol. de Hc.
2500
2550
2600
2650
2700
2750
2800
2850
2900
0 20 40 60 80 100 120
Dep
th (m
)
Area (km2)
BASECIMA
V=Int = 6.14 km3
Comportamiento de Yacimientos Sep 07, 2013
Tarea 4: Identificación de Contactos y Vol. de Hc.
2500
2550
2600
2650
2700
2750
2800
2850
2900
0 20 40 60 80 100 120
Dep
th (m
)
Area (km2)
BASECIMA
V = 6.14 km3
C g/a
C a/a
𝑵𝒐=(𝑵𝑻𝑮)𝑨𝒉∅ (𝟏−𝑺𝒘 )
𝑩𝒐
𝑵 𝒈=(𝑵𝑻𝑮)𝑨𝒉∅ (𝟏−𝑺𝒘 )
𝑩𝒈