expansion de rocas y fluidos
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8/14/2019 Expansion de Rocas y Fluidos
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Materia: Ingeniera de Yacimientos
Carrera: Ingeniera Petrolera
Temas:
Expansin de Rocas y Fluidos
Expansin de Gas en Solucin
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Introduccin: Mecanismos de Produccin?
En el campo petrolero cuando se refiere a la produccin, siempre se considera la construccin de
modelos dinmicos que permitan conocer el comportamiento de los fluidos contenidos en lasrocas:
Cuantificar los volmenes de hidrocarburos.
Cunto de stos son recuperables.
Toma de decisiones acerca de los procesos o
mecanismos
Que se pueden emplear para extraer de
manera exitosa el petrleo y gas o ambos encombinacin.
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Introduccin: Mecanismos de Produccin?
Una vez determinado el tipo de yacimiento que se esta perforando y haber calculado los
volmenes de hidrocarburos, y conocer si es rentable la produccin de ste, seprocede a producir el yacimiento:
Cuando el yacimiento produce de una forma natural sin
necesidad de aplicarle algn tipo de mecanismo de recuperacin,se dice que produce el yacimiento por recuperacin primaria.
cuando el yacimiento produce por la inyeccin
de otros fluidos con la intencin de ejercer
movilidad al petrleo en el yacimiento se dice que se esta
produciendo con mtodo de recuperacin secundaria.
y s se alteran las propiedades fsicas y qumicas del hidrocarburo
se dice que es una recuperacin terciaria.
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Expansin de Rocas y Fluidos
Un petrleo crudo es subsaturado cuando contiene menos gas que el requerido para saturar el petrleo
a la presin y temperatura del yacimiento. Cuando el petrleo es altamente subsaturado, mucha de laenerga del yacimiento se almacena por la compresibilidad de la roca y de los fluidos;
Como consecuencia, la presin declina
rpidamente a medida que se extraen los fluidos
hasta que se alcanza la presin de burbujeo.
Entonces, el empuje por gas en solucin se
transforma en la fuente de energa para el
desplazamiento de los fluidos.
Un yacimiento subsaturado se puede identificar por
los datos de presin del yacimiento, realizando un
anlisis de los fluidos del yacimiento.
Estos yacimientos son buenos candidatos para la
inyeccin de agua con el fin de mantener alta la
presin del yacimiento y para incrementar la presin
del yacimiento.
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Expansin de Rocas y Fluidos
Cuando ocurre una disminucin de presin en el yacimiento la roca porosa donde se encuentra el
fluido puede ser modificada fsicamente por medio de los esfuerzos de presin que se ejercen sobreesta, al disminuir la presin la roca va a tender a expandirse:
Pero, tiende a expandirse hacia donde esta encuentre
menos dificultad y en donde ella encuentra menos
dificultad es sus poros.
Estos poros podran o no estar saturados de fluido.
Si lo estn este efecto de reduccin de porosidad por
la compresin de la roca
genera la expulsin del fluido.
Que puede encuentrar en estos espacios
vacios hacia una zona donde tenga menor presin que
es el pozo.
De una forma similar ocurre con el fluido que
se encuentra en los poros de la roca, al reducir la
presin y comprimir el volumen poroso.
Este fluido tiende expandirse y desplazarse hacia
donde exista un menor diferencial de presin
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Expansin de Rocas y Fluidos
Este mecanismo de produccin consiste en que a medida que la presin dentro del yacimiento se ve
disminuida la roca porosa se comprime ocasionando as una reduccin significativa del espacio porosoo de los poros de la roca;
Esta disminucin del volumen poroso hace que los
fluidos contenidos en la roca puedan moverse
desde un punto de mayor presin a un punto de
menor presin.
Este punto de menor presin por lo general seubica en el lugar de perforacin del pozo y por esta
razn los fluidos pueden desplazarse hacia la
superficie.
Este mecanismo de produccin puede existir para
cualquier valor de presin.
La reduccin de la presin en el yacimiento adems
de reducir el volumen poroso produce una
expansin del volumen del fluido.
Esto hace que la roca se sature del mismo y este
por consecuencia se desplace a los lugares de
menor presin es decir hacia donde se ubica el
pozo.
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Expansin de Rocas y Fluidos
Mientras que los fluidos, sin importar
citar alguno en particular, se expanden,
aumentando su volumen. Para calcular
este volumen total hacemos uso de la
siguiente ecuacin, siempre
considerando que el yacimiento se
encuentra por encima de la presin de
burbuja:
Donde:
dv= diferencial de Volumen
V= Volumen a la presin inicial
dp= diferencial de Presin
C= compresibilidad
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Expansin de Gas en Solucin
Este tipo de mecanismo es el empuje que se genera gracias a la expansin y liberacin de gas
disuelto en el petrleo. A medida que se reduce la presin en el yacimiento el volumen de petrleo
se comienza a expandir hasta alcanzar el punto de burbuja, una vez all comienza la liberacin
de gas:
En una primera etapa son burbujas de gas aisladas que todava no forman una fase
continua (igual se genera un pequeo empuje de petrleo hacia zonas de menor presin).
Al continuar la disminucin el gas alcanza la saturacin critica y pasa a formar
una fase continua y por efectos de la permeabilidad el gas empuja el petrleo hacia el pozo.
Si se tiene una permeabilidad vertical mayor a la permeabilidad horizontal seformara una capa de gas en el yacimiento lo que genera otro tipo de empuje.
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Expansin de Gas en Solucin
El yacimiento tiene una presin inicial que est sobre la presin del punto de burbuja, como
resultado la presin baja mantenindose todo el gas en el reservorio en solucin. En el momentoque la Pyac=Pb y se sigue la produccin se logra el desarrollo del gas libre en el reservorio y
posteriormente cuando la saturacin de gas excede la saturacin crtica, este comienza a moverse
y empuja al hidrocarburo. Se dice que la produccin es mayor con la capa de gas creada que por
compresibilidad de la roca.
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Expansin de Gas en Solucin
La saturacin de agua promedia dentro del
volumen poroso esta cerca al valor irreducible,
es decir, la energa necesaria para empujar el
petrleo y ser proporcionada por la expansin
del petrleo debido al gas en solucin.
La presin inicial del yacimiento est sobre o
igual a la presin del punto de burbuja. Cuando
la presin cae por debajo del punto de burbuja
en el yacimiento, se forman pequeas y
dispersas burbujas de gas en los poros que
empujan al petrleo hacia el pozo, despus que
la saturacin de gas excede la saturacin crtica.
A fin de que no se forme una capa de gas, lapermeabilidad vertical debe ser pequea.
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Expansin de Gas en Solucin
Cuando el gas se hace mvil, la produccin de crudo cae y la produccin de gasaumenta rpidamente debido al aumento de permeabilidad relativa del gas.
La recuperacin de petrleo para este mecanismo usualmente esta en el rango de 5 a
30 por ciento del petrleo original en-sitio. Los factores que tienden a favorecer una
alta recuperacin incluyen alta gravedad API del crudo (baja viscosidad), alto GOR de
solucin y homogeneidad de la formacin.
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Expansin de Gas en Solucin
Se ha desarrollado una ecuacin que permite estimar la eficiencia de recuperacin para yacimientos
que se encuentran con una presin igual a la presin de burbuja y declinan hasta la presin deabandono. Es solo aplicable en yacimientos donde el empuje por gas en solucin es el nico
mecanismo de recuperacin. Si la presin inicial en el yacimiento es mayor a la presin de burbuja,
entonces se debe adicionar a la recuperacin obtenida por la ecuacin mencionada, la cantidad de
petrleo producido por expansin liquida desde la presin inicial hasta la presin del punto de burbuja.
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Conclusiones
Roca: se logra disminuir el volumen poroso por
expansin de la roca al bajar la presin, estoocurrir donde exista menos compactacin de
granos.
Fluidos: al bajar la presin el fluido lograr
expandirse y migrar a la zona donde haya
presiones menores.
Comprensibilidad de los lquidos: presentan una
alta resistencia a ser comprimidos, pero menos
que en los slidos.
Liberacin de gas en solucin , el producto de la
expansin de la burbujas, stas obligan alhidrocarburo a salir del poro.
Cuando el gas se hace mvil, la produccin de
crudo cae y la produccin de gas aumenta
rpidamente debido al aumento de permeabilidad
relativa del gas.
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Conclusiones
Expansin de Rocas y Fluido.- El pozo al estar en produccin, se
incrementa la diferencia entre la presin de sobrecarga y la presin
de poro, lo que ocasiona una reduccin del volumen poroso del
yacimiento y la expansin o cambio en el volumen de los fluidos
presentes.
Expansin de Gas en Solucin.- Puede unicamente estar presente
en los yacimientos cuya presin es menor que la presin de burbuja
(Yacimiento Saturado). Iniciando la movilizacin del gas hacia los
pozos productores una vez que la saturacin del gas liberado excedala saturacin de gas critica, hacindose este mvil.