ingenieria de yacimientos de gas

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE

TAMAULIPAS

INGENIERIA DE YACIMIENTOS

Reynosa, Tamps, Enero 2014

1. UNIDAD

1.1 Clasificacin de los yacimientos.

1.2 Definicin de yacimientos de gas.

El alumno explicar la importancia de los yacimientos de

gas y el porque deben ser estudiados en forma

independiente.

2.1 Conceptos fundamentales de la ingeniera de

yacimientos de gas.

2.2 Propiedades de los fluidos.

2.3 Pruebas PVT.

2.4 Propiedades de la formacin

2. UNIDAD

3.1 Conceptos bsicos de la ingeniera de yacimientos de

gas seco y gas hmedo.

3.2 Ecuacin general de Balance de materia para

yacimientos volumtricos.


yacimientos volumtricos con empuje hidrulico.


yacimientos volumtricos con empuje hidrulico

geopresionados.

El alumno determinar los diferentes empujes a los que

puede estar sujeto un yacimiento de gas.

3. UNIDAD

El alumno describir los conceptos bsicos de los yacimientos de gas.

4.1 Caracterizacin de los yacimientos con composicin variable.

4.2 Anlisis de fluidos PVT composicional.

4.3 Ecuaciones de estado ( Peng Robinson y Redlik Kwong -

Soave)

4. UNIDAD

El alumno definir cuales son las diferencias principales de los

yacimientos que producen cerca del punto crtico.

5.1 Modelo de yacimiento ideal.

5.2 Soluciones de la ecuacin de difusin.

5.3 Radios de investigacin.

5.4 Principios de superposicin.

5.5 Aproximacin de Horner.

5.6 Soluciones de Van Everdingen- Hurst para la ecuacin de

difusin.

5. UNIDAD

El alumno describir los modelos y soluciones analticas de flujo

de gas en medios porosos.

6.1 Tipos y propsitos de las pruebas transitorias de variacin de

presin

6.2 Modelos de yacimientos homogneo, lquidos ligeramente

compresibles

6.3 Fundamentos de pruebas de presin transitorias en pozos de

gas.

6.4 Flujo no Darcy.

6.5 Anlisis de pruebas de flujo en pozos de gas.

6.6 Anlisis de pruebas de incremento de presin a pozos de gas

6.7 Anlisis con curvas tipos.

6.8 Pozos de gas hidrulicamente fracturados.

6.9 Yacimientos naturalmente fracturados.

6. UNIDAD

El alumno conozca e interprete los datos de prueba de variacin

de presin en pozos de gas.

7.1 Introduccin.

7.2 Caractersticas geolgicas.

7.3 Evaluacin de la formacin.

7.4 Correlaciones estadsticas.

7.5 Desarrollo de juego de datos.

7.6 Diseo de terminacin de pozos.

7.7 Diseo del tratamiento para fractura hidrulica.

7.8 Simulacin de yacimientos con pozos de gas hidrulicamente

fracturados.

7.9 Yacimientos de metano en capas de carbn.

7.10 Casos de campo.

7. UNIDAD

1

El alumno ser capaz de realizar y planear el desarrollo estratgico

de campos de gas en yacimientos de baja permeabilidad aplicando el

estado de arte de esta tecnologa.

8.1 Diferencias finitas para la ecuacin de difusin (1D).

8.2 Precisin de la solucin.

8.3 Aproximacin de la malla con ecuaciones de diferencias finitas.

8.4 Simulacin para flujo de gas, con coordenadas XY, solucin de

las ecuaciones

8. UNIDAD

El alumno realizar la derivacin de la solucin de la ecuacin de

difusin con el empleo de diferencias finitas y construir un

modelo de simulacin en 1D.

9.1 Caracterizacin esttica.

9.2 Caracterizacin dinmica.

9.3 Modelo de yacimiento.

9.4 Administracin integral de yacimientos de gas.

El alumno entender y explicara el proceso de administracin

integral de yacimientos en el desarrollo tcnico-econmico de

campos de gas.

9. UNIDAD

10.1 Casos reportados en la literatura tcnica.

10.2 Aplicacin a casos de campos gaseros mexicanos.

El alumno conocer casos reales reportados en la literatura al

respecto y los temas relacionados a la mayora de los yacimientos

de gas.

10. UNIDAD

BIBLIOGRAFIA BASICA

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Taked Ahmed.: Reservoir Engeneering Handbook, tercera edicin, ELSEVIER., 2006.

INGENIERIA DE YACIMIENTOS DE GAS

INTRODUCCIN.

En las prximas dcadas, el mundo afrontar dos asuntos

energticos cruciales: la necesidad de contar con ms

electricidad y de disponer de ms energa lquida para

alimentar los motores de combustin interna. Estas nuevas

necesidades surgen a raz del aumento esperado de la poblacin

mundial y de la creciente demanda de energa en los pases en

desarrollo. El gas natural desempea un rol importante en lo

que respecta a la satisfaccin de esas necesidades, tanto en la

generacin de electricidad como en el suministro de ms

combustible para automviles, aeronaves, camiones, autobuses,

trenes y embarcaciones.

Cuando la produccin proveniente de campos petroleros

convencionales alcance su punto mximo y comience a

declinar, el mundo recurrir al gas natural para satisfacer la

creciente demanda de combustible lquido. El gas natural ser

un favorito seguro porque puede ser utilizado como

combustible en forma gaseosa o transformarse en lquido para

reemplazar a la gasolina, el diesel o el combustible de las

aeronaves. La combustin del gas natural en cualquiera de las

dos formas es menos perjudicial para el medio ambiente que la

combustin de los combustibles lquidos refinados a partir del

petrleo crudo.

Los suministros de gas natural son suficientes para satisfacer

la demanda de las prximas cinco dcadas. Segn las

estadsticas de British Petroleum (BP), el mundo posee en este

momento aproximadamente 5500 trillones de pies cbicos de

reservas probadas de gas. La industria del petrleo y gas ha

hecho mucho menos en la exploracin de gas natural que en la

exploracin de petrleo. Recientemente est comenzando a

buscar gas natural en areniscas gasferas de baja

permeabilidad, vetas de carbn e hidratos de gas.

Cuando la industria empiece a enfocarse en el gas natural,

podremos esperar que el volumen conocido de reservas de gas

exceda con creces el actual volumen de reservas probadas. Se

espera que el gas natural como para alimentar al mundo por

muchas dcadas ms. Mxico en el 2006 contaba con 16.5

miles de millones de barriles de petrleo crudo equivalente

(mmmbpce) de reservas probadas de hidrocarburos, as como

15.8 mmmbpce de reservas de millones de barriles de petrleo

crudo equivalente (un 10 por ciento de probabilidad de ser

recuperadas. El acervo es predominantemente petrolero. En

trminos calricos, las reservas probadas de hidrocarburos

lquidos son 5 veces mayores a las de gas seco. La produccin

de petrleo que se ha acumulado a travs de los aos es similar

a la suma de las reservas probadas, probables y posibles

remanentes. La dotacin de reservas probadas se caracteriza por

su madurez.

El 73 por ciento de las reservas probadas originales ya fueron

producidas. Las reservas petroleras del pas son importantes

pero no se encuentran entre las de mayor dimensin. A fines de

2005 haba 14 pases con reservas probadas de petrleo mayores

a las de Mxico y 37 pases con reservas de gas tambin

superiores. En los ltimos cinco aos las reservas probadas de

hidrocarburos de Mxico disminuyeron sustancialmente. Sin

embargo, la magnitud de la cada de las reservas de petrleo fue

mayor a la del gas natural.

En los ltimos tres aos el exitoso aumento de las reservas de gas

en la Regin Norte logr compensar, en gran medida, la

contraccin de reservas en el resto del pas. Las reservas

probadas de gas seco de la Cuenca de Veracruz aumentaron en

ms de un milln de millones de pies cbicos y se registraron

incrementos menores en Burgos costa afuera en Veracruz,

y el Litoral de Tabasco. Aun as, no fue posible contrarrestar

plenamente su fuerte declinacin en otras regiones marinas y

terrestres.

La reduccin de la vida media de las reservas probadas de

hidrocarburos es preocupante. El aumento de la produccin

registrado en el ltimo quinquenio coincidi con la ominosa

cada de las reservas. As, al ritmo de produccin actual, las

reservas probadas de hidrocarburos tienen una vida esperada

de 10 aos, las de petrleo crudo ya descendieron por abajo de

este umbral y las de gas natural se mantienen en 11 aos.

Definicin bsica de yacimiento. Es una unidad geolgica ubicada en el subsuelo, de volumen limitado, porosa y permeable, capaz de contener hidrocarburos lquidos y/o gaseosos.

Ciclo de Vida del Yacimiento La vida de un yacimiento se inicia con su descubrimiento durante la etapa de exploracin, seguida por la delineacin y el desarrollo. Posteriormente se alcanza la etapa de produccin, donde se debe seleccionar la estrategia ptima de explotacin, evaluando los diferentes escenarios de recuperacin, alcanzando finalmente la etapa de abandono del yacimiento.

12

Figura 1. Ciclo de vida de un yacimiento La explotacin de las reservas de hidrocarburos de un yacimiento, considerado como el principal activo de una empresa petrolera.

CLASIFICACIN DE LOS YACIMIENTOS DE GAS Los yacimientos en el mundo, se pueden dividir de acuerdo con

el tipo de fluido que se encuentra en ellos entrampado:

Aceite Negro. Aceite Voltil. Gas y Condensado (Condensacin Retrgrada). Gas Hmedo. Gas Seco.

Para elaborar dicha clasificacin, a menudo los ingenieros se

apoyan en anlisis PVT, cromatogrficos y diagramas de fases,

entre otras determinaciones. Dependiendo del tipo de fluidos

que se tienen, stos difieren en su comportamiento desde el

yacimiento y a travs de las instalaciones superficiales hasta la

entrega del fluido ya sea en el punto de venta o en el tanque de almacenamiento. Estos cambios que ocurren son muy importantes para el diseo de

las instalaciones que se requieren para su manejo y transportacin, por ello, con base en los cambios en su

comportamiento durante el recorrido de ellos, si no se realiza un

correcto anlisis acarrear una gran cantidad de problemas y

generalmente provocar costos excesivos.

Las tcnicas de explotacin y desarrollo de un campo, el tamao y

equipo superficial necesario, los tipos de muestreo requeridos, los

clculos para determinar el volumen original de aceite y gas, el

comportamiento del yacimiento entre otras, se encuentran en

funcin del tipo de fluido contenido en los yacimientos.

En cuanto a los yacimientos de gas, los tipos de yacimientos

relevantes son: Gas y Condensado, Gas Hmedo y Gas seco, los

cuales se definirn posteriormente en este documento.

1.1 Diagrama de Fases El comportamiento de fases de sistemas de hidrocarburos es muy

semejante al comportamiento de fase de sistemas de dos

componentes puros. Los rangos de presin y temperatura en los

cuales las dos fases existen se incrementan si el sistema llega a ser

ms complejo con un gran nmero de componentes.

Conforme el nmero y complejidad de las molculas en una

mezcla de hidrocarburos se incremente, la separacin entre las

lneas de puntos de burbuja y puntos de roco sobre el diagrama

de fase es mucho mayor, existiendo una amplia variedad de

presiones crticas y temperaturas crticas as como diferentes

localizaciones de los puntos crticos sobre las envolventes de

saturacin.

La Fig. 1.1 representa un diagrama de presin-temperatura para

un sistema multicomponente. Cabe mencionar que existen

diferentes diagramas de fases para diferentes sistemas de

hidrocarburos.

Fig. 1.1 Diagrama de fases Presin-Temperatura.

En el diagrama se encuentran representados los puntos ms

importantes del mismo que son:

Cricondenbara. Es la presin mxima por encima de la cual la fase gaseosa no es posible que se forme de manera independiente

a la temperatura.

Cricondenterma. Es la temperatura mxima a la cual se puede encontrar la fase lquida a ciertas condiciones de presin, por

encima de esta temperatura no hay condiciones de presin en las

que exista la posibilidad de encontrar lquido.

Presin Crtica. Es la presin a la que se encuentra ubicado el punto crtico de la mezcla.

Temperatura Crtica (Tc). Es la temperatura a la que se encuentra el punto crtico de la mezcla.

Gas Hmedo.

Un gas hmedo existe nicamente como gas en el yacimiento a lo largo de la

explotacin con su respectiva cada de presin. En teora la cada de presin en

el yacimiento es isotrmica, lo que provoca que no se forme lquido a las

condiciones de presin y temperatura en el yacimiento, sin embargo se ha

determinado que en algunos, s se forma una cierta cantidad de lquidos a dichas

condiciones, por lo que durante la trayectoria de la cada de presin s entra en la

envolvente de fase.

La Fig. 1.3 muestra la envolvente de fase de un yacimiento de gas hmedo.

Fig. 1.3 Diagrama de Fase para un Gas Hmedo.

Las caractersticas principales que definen al gas y condensado en

general son:

La temperatura de yacimiento se encuentra entre la cricondenterma y la temperatura crtica.

Punto crtico se encuentra a la izquierda de la cricondenterma. Si P > Pb @ temperatura de yacimiento el yacimiento es bajosaturado (1 fase) y si P < Pb @ temperatura de yacimiento por lo

tanto el yacimiento es saturado (2 fases).

Las curvas de calidad tienden a pegarse hacia la lnea de puntos de burbuja.

Se presenta el fenmeno de condensacin retrgrada. Contiene regulares cantidades de intermedios en la mezcla original.

La RGA se encuentra entre los 500 y 15000 [m3/m3]. La densidad del lquido se encuentra entre 0.75 y 0.80 [gr/cm3].

Gas Seco. El gas seco se compone principalmente de gas metano, con algunas

cantidades pequeas de componentes intermedios. No se forman

lquidos en el yacimiento, ni tampoco en la superficie, por lo que la

mezcla de hidrocarburos solo se encuentra en estado gaseoso, por lo

que la trayectoria de produccin tanto a condiciones de yacimiento

como superficiales en teora no cruza la envolvente de fases. La Fig.

1.4 muestra un diagrama de fase tpico de gas seco

28

Las caractersticas principales que definen al gas seco en general son:

La temperatura de yacimiento es mayor que la cricondenterma. Punto crtico se encuentra a la izquierda de la cricondenterma. La presin de yacimiento nunca entra a la regin de dos fases, en el yacimiento la mezcla siempre se encuentra en estado gaseoso.

Las curvas de calidad tienden a pegarse hacia la lnea de puntos de burbuja.

Contiene casi puros ligeros en la mezcla original.

Se denomina gas natural a la mezcla formada por los miembros ms

voltiles de la serie parafnica de hidrocarburos, est compuesto

principalmente por metano, con cantidades menores de etano,

propano, butanos y pentanos. Contiene adems, componentes no

hidrocarburos tales como nitrgeno, sulfuro de hidrgeno, dixido de

carbono, helio, mercaptanos y vapor de agua. El gas natural no

contiene monxido de carbono. Se halla, igual que el petrleo crudo,

en las "trampas geolgicas". Cuando se encuentra solo en el yacimiento se conoce como GAS NATURAL LIBRE y cuando el

gas natural esta mezclado con el crudo al ser extrado del yacimiento

se denomina GAS NATURAL ASOCIADO. En este caso puede

describirse como la porcin voltil del petrleo. La composicin

depende de cada yacimiento y por lo tanto tambin varan sus

propiedades; siendo estas en todos los casos muy cercanas a la del

metano puro: baja velocidad de propagacin de la llama, alta

temperatura de ignicin, llama luminosa, intervalo explosivo

relativamente estrecho.

Trampas Estratigrficas.

Son el resultado de un proceso de concentracin y de

repetidas erosiones de sedimentos depositados previamente

o de cambios posteriores a la deposicin. Algunos ejemplos

son: lentes de arena, cambios de facies, calizas o dolomitas

porosas, sellos asflticos, cambios de permeabilidad, y otros.

Trampas Estructurales.

Originadas por los efectos deformantes producidos por la

tectnica en las rocas del subsuelo, como por ejemplo los

pliegues y las fallas. Esta clase de trampas se pueden dividir,

segn la deformacin, cambios en el buzamiento, fallamiento y

combinacin de plegamiento. Ejemplos de este tipo de

trampas son: fracturas en calizas, discordancias, callamiento

en areniscas, anticlinales, sinclinales, domos, entre otros.

Combinacin de ambas.

No existe la lnea divisoria entre trampas totalmente

estructurales y estratigrficas no definidas. El grupo de

trampas combinadas se refiere a yacimientos en donde la

estructura favorece en forma igual a las caractersticas

estratigrficas y litolgicas para el control de acumulacin,

migracin y retencin del petrleo y gas.

Saturados: cuando la presin del yacimiento es menor que la

presin de burbujeo.

Sub-Saturados: Cuando la presin del yacimiento es mayor

que la presin de burbujeo.

Condensado Retrgrado: ubicado entre el punto crtico y el

cricondentrmico en estado gaseoso a condiciones iniciales.

Gas (Seco y/o Hmedo): existen en estado gaseoso a

cualquier presin, pero a temperaturas mayores que la crtica.

De acuerdo al Mecanismo de Produccin

Un equipo de Ingeniera de Yacimientos debe preparar un programa de evaluacin coordinado, para mostrar las necesidades de requerimientos de datos, junto con sus costos y beneficios. A lo largo de la vida de un yacimiento, desde la exploracin hasta el abandono, una enorme cantidad de datos multidisciplinarios son recolectados. Se debe enfatizar que los miembros del equipo necesitan trabajar como un equipo integrado para desarrollar y llevar a cabo un programa eficiente de Gerencia del Dato. A continuacin se muestra un esquema, donde se puede observar los diferentes datos recolectados durante la vida del yacimiento, y los responsables de tomar dicha data.

El funcionamiento esperado de un yacimiento de gas y petrleo depende en gran parte de la configuracin geomtrica del yacimiento en general, tambin como de su relacin con las formaciones vecinas. Es importante, que el Ingeniero de Yacimientos conozca qu clase de yacimiento est tratando para que pueda considerar las condiciones existentes del subsuelo, lo que ayuda a deducir el posible comportamiento esperado del

campo.

1. Etapa de explotacin del yacimiento de aceite y gas. En la ingeniera de yacimientos, en general se considera que existen tres etapas de explotacin en la vida de los mismos: Primaria. Esta etapa comienza desde el inicio de la explotacin de un campo o yacimiento y es aquella en la cual se aprovecha la energa natural con la que cuenta el campo. En esta etapa se puede considerar el empleo de tecnologas en el pozo como el uso de

de sistemas artificiales de produccin de varios tipos, el fracturamiento hidrulico de la formacin, as como en el rea de perforacin, el empleo de pozos horizontales y multilaterales.

Secundaria. Durante esta etapa, el objetivo es inyectar al yacimiento energa adicional, ya sea a travs de inyeccin de agua o

gas natural, ambos procesos para mantenimiento de presin o como

mtodos de desplazamiento de fluidos dentro del yacimiento.

Durante esta etapa, tambin se pueden emplear tecnologas como

sistemas artificiales de produccin, fracturamiento hidralico de la

formacin, pozos horizontales y/o multilaterales.

Mejorada. Es en esta etapa, en la que para continuar la explotacin de un campo o yacimiento se requiere implantar otros

mtodos, para aumentar los factores de recuperacin de aceite y gas,

como: Trmicos (inyeccin de vapor o inyeccin de aire, para

generar una combustion in-situ en el yacimiento), qumicos (como

inyeccin de polmeros o surfactantes, para reducir la tensin

interfacial), o gases miscibles (como CO2, gases enriquecidos,

gases exhaustos o nitrgeno, este ltimo como proceso miscible o

inmiscible).

Se tiene que reconocer que en el caso de algunos yacimientos, no es

fcil identificar estas tres etapas. Es ms, en ciertos yacimientos se

ha encontrado que no existi la etapa primaria y fue necesario pasar

a la secundaria e incluso a la mejorada, sin haber ocurrido las

anteriores. Un buen ejemplo de estos casos es el de yacimientos de

aceite muy pesado y viscoso, que no pudieron ser producidos en su

etapa primaria ni secundaria y solo se obtuvo aceite de ellos a travs

de la inyeccin de vapor, que se considerara ya como la etapa de

recuperacin mejorada.

2. Prcticas operativas para producir y explotar un yacimiento o

campo.

La industria petrolera en todas partes del mundo, incluido Mxico,

ha determinado que uno de los elementos que afectan el factor de

recuperacin de los yacimientos es la manera en la que se producen

los mismos. Es decir, el factor de recuperacin final que se obtenga

de un yacimiento depender en una buena parte de la forma en que

se ha explotado el yacimiento. Adems, de los ritmos de produccin

que se obtuvieron del mismo y de la manera en que se aprovech la

energa natural que contena el yacimiento, al momento de

descubrirlo.

Algunos ejemplos de estas prcticas operativas se pueden encontrar

en yacimientos de aceite bajo saturado, es decir, que su presin

original estaba arriba de la presin de saturacin y que al ser

producido y explotado, no se pudo aprovechar esta situacin, de

manera que se produjo a ritmos muy superiores a los que debera

haber aportado aceite y gas y por tanto, eso puede disminuir el factor

de recuperacin final.

Otro caso, que se encuentra en campos del mundo, es el de los

yacimientos con un casquete de gas, ya sea original o formado como

consecuencia de la explotacin de un yacimiento de aceite bajo

saturado, al ser producido por debajo de la presin de saturacin.

En estas situaciones, se ha observado que producir gas natural del

casquete de gas, temprano en la vida del yacimiento puede provocar

una disminucin en los factores de recuperacin final del mismo. Las

mejores prcticas en este caso, indican que hay que tratar de

conservar la energa que se encuentra en el casquete de gas, hasta

muy tarde en la vida del yacimiento, cuando verdaderamente ya se

puede producir el gas contenido en el casquete.

Un ejemplo de estas prcticas operativas, es el que tiene que ver con

el aprovechamiento de la energa que provee un acufero, para la

explotacin de un yacimiento. Esta energa proveniente del acufero,

hay que manejarla ptimamente, para que permita desplazar y

producir todo el aceite y gas posible del campo, sin producir

demasiada agua al inicio de la explotacin del mismo. Sin embargo,

hay que entender que ms tarde en la vida del yacimiento, ser

necesario producirlo con porcentajes cada vez mayores de agua, con

el propsito de poder aumentar los factores de recuperacin.

Esta ltima, es una prctica comn de la industria petrolera mundial.

Para un yacimiento de gas y condensado, las prcticas operativas que

han empleado las compaas petroleras indican tambin, la necesidad de

retrasar tanto como se pueda la disminucin de la presin en los

yacimientos con respecto a la presin de roco, con el objeto de impedir

que los condensados se formen en el yacimiento y as reduzcan la

permeabilidad dentro del mismo, lo que finalmente se traduce en

menores factores de recuperacin.

El caso ms comn en la industria petrolera de prcticas operativas que

afectan el factor de recuperacin final de los yacimientos, es el

relacionado con la falta de aplicacin de mtodos de recuperacin

secundaria o mejorada a la explotacin de los mismos.

Estos mtodos, deben ser implantados en los yacimientos y campos no

muy tarde en su vida productiva, con el propsito de inyectar energa a

los mismos, antes de agotar casi totalmente la energa natural que

contenan. Se ha demostrado en muchos casos en el mundo, que la

aplicacin de mtodos de recuperacin secundaria de manera tarda a los

campos, ha sido uno de los factores crticos para obtener menores

recuperaciones finales de los mismos.

Un fluido es una sustancia que puede fluir. Una definicin ms formal

es: un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando

se le somete a un esfuerzo cortante, sin importar lo pequeo que sea

dicho esfuerzo.

As, un fluido es incapaz de resistir fuerzas o esfuerzos de cizalla sin

desplazarse, mientras que un slido s puede hacerlo. El trmino

fluido incluye a gases y lquidos. Hay fluidos que fluyen tan

lentamente que se pueden considerar slidos (vidrio de las ventanas o

el asfalto).

Un lquido est sometido a fuerzas intermoleculares que lo mantienen

unido de tal forma que su volumen es definido pero su forma no. Un

gas, por otra parte, consta de partculas en movimiento que chocan

unas con otras y tratan de dispersarse de tal modo que un gas no tiene

forma ni volumen definidos y llenar completamente cualquier

recipiente en el cual se coloque.

Propiedades de los fluidos del Yacimiento

Las propiedades de los fluidos de yacimientos desempean un rol

clave en el diseo y la optimizacin de las terminaciones de pozo y

de las instalaciones de superficie destinadas a manejar los

yacimientos en forma eficiente.

Por lo tanto la caracterizacin, precisa de los fluidos es una parte vital

de cualquier proyecto de produccin de petrleo o gas. Las modernas

tcnicas de anlisis de fluidos proveen los datos de alta calidad

requeridos para desarrollar estrategias de produccin adecuadas.

Entre las propiedades de los fluidos, tenemos:

*Gravedad Especfica de Gas (g). * Gravedad Especfica del Petrleo (o). * Densidad de Gas (g). * Factor de Compresibilidad (Z).

* Factor Volumtrico de Formacin del Gas (g).

* Factor Volumtrico de Formacin del Petrleo (o). * Factor Volumtrico de Formacin Total o Bifsico (t). * Compresibilidad del Gas (Cg).

* Compresibilidad del Petrleo (Co).

* API * Relacin Gas-Petrleo (Rs).

* Relacin Gas-Petrleo de Produccin (Rp).

*Viscosidad

*Tensin superficial

La gravedad especfica es la relacin entre la densidad de una

sustancia y la densidad de alguna sustancia de referencia, ambas son

tomadas a la misma condicin de presin y temperatura. En la

gravedad especfica del gas, la sustancia de referencia es el aire y en

la gravedad especfica del petrleo es el agua.

g = g/aire o = o/w

La densidad es la relacin entre la cantidad de masa de una sustancia

contenida en una unidad de volumen

= m/v

El factor de compresibilidad es un factor de correccin introducido

en la ecuacin general de los gases y puede ser obtenido

experimentalmente dividiendo el volumen real de n moles de un gas a

P y T por el volumen ideal ocupado por la misma masa de gas a

iguales condiciones de P y T.

Z = PV/Nrt

El factor volumtrico de formacin nos permite determina la

relacin de crudo o gas que se puede extraer a condiciones de

yacimiento y el crudo o gas que se extrae a condiciones de superficie.

g = Vyac/Vsup

g =0.02827 (Zyac Tyac)/Pyac [PCY/PCN]

g =0.00504 (Zyac Tyac)/Pyac [BY/PCN]

o = (Vol.Petrleo +Gas Disuelto (Cond.Yac))/(Vol.Petrleo

(Cond.Stand) )

o = (VY (BY))/(VN (BN) )

t = o + g (Rsb - Rs ) (Bbl/BN)

La comprensibilidad es el cambio de volumen de una sustancia

cuando la presin vara a temperatura constante.

Cg = 1/V (V/P)T Cg = 1/P - 1/Z (Z/P)T Co = - 1/Vo (Vo/P)T

La API (American Petroleum Institute) es una referencia de la densidad de los hidrocarburos para su clasificacin, utilizada en la

industria de petrleo. La API utilizada por el Ministerio del Poder Popular para la Energa y Petrleo, es:

TIPO DE CRUDO

Condensado, Mayor de 42 API Petrleo Liviano, Ms de 30 API Petrleo Mediano, De 22 a 29,9 API Petrleo Pesado, De 10 a 21,9 API Petrleo Extrapesado, Menor a 10 AP

.

La relacin gas-petrleo se puede definir como el nmero

de pies cbicos normales (PCN) de gas que pueden

disolverse en un barril normal (BN) de petrleo cuando

ambos son llevados a las condiciones de presin y

temperatura prevaleciente en el yacimiento.

Rs = (Vgs (PCN))/(Vos (BN) )

La relacin gas-petrleo de produccin est dada por los

pies cbicos normales de gas (PCN) producidos entre los

barriles normales (BN) de crudo producidos.

Viscosidad : es una medida de la resistencia del fluido al

corte cuando el fluido est en movimiento. Se le puede ver

como una constante de proporcionalidad entre el esfuerzo

de corte y el gradiente de velocidad. Sus unidades en el SI

son: kg s/ m3. La viscosidad de un lquido decrece con el

aumento de temperatura, pero en los gases crece con el

con el aumento de temperatura, pero en los gases crece con el

aumento de temperatura. Esta diferencia es debido a las fuerzas de

cohesin entre molculas. Esta propiedad tambin depende de la

presin.

Tensin superficial : Una molcula dentro del lquido es atrada en

todas direcciones por otras molculas mediante fuerzas cohesivas.

Cuando un lquido est en contacto con algn otro medio (aire, otro

lquido, un slido) se forma una superficie de contacto entre el

lquido y el otro medio. Dentro del lquido, y lejos de su superficie

de contacto, una molcula se encuentra en equilibrio : la suma de

las fuerzas de atraccin es cero. Sin embargo, en la superficie de

contacto, la suma de estas fuerzas tiene como resultante una fuerza

neta, perpendicular a la superficie y con sentido hacia el interior del

lquido. Esta fuerza hacia el interior hace que la superficie de

contacto se comporte como una membrana. Una de las

consecuencias de la tensin superficial es la capilaridad.

50

La proporcin de los compuestos presentes en una muestra de gas

natural se relaciona con la naturaleza de la materia orgnica

precursora, la madurez alcanzada por la roca generadora y con

propiedades fisicoqumicas existentes durante su formacin y

almacenamiento en el yacimiento.

En un sistema generador convencional, el proceso de formacin de

aceite crudo y gas termo gnico inicia con el depsito de

materia orgnica en cuencas sedimentarias.

La materia orgnica compuesta principalmente de carbono,

oxgeno, hidrgeno, nitrgeno y azufre presente en organismos

vivos en forma de compuestos lpidos, carbohidratos, protenas y

lignina, al sedimentarse en condiciones anxicas y alcanzando

mayores profundidades de sepultamiento se transforma en

kergeno mediante reacciones de condensacin y polimerizacin

(diagnesis).

51

hidrgeno, nitrgeno y azufre presente en organismos vivos en forma de

compuestos lpidos, carbohidratos, protenas y lignina, al sedimentarse

en condiciones anxicas y alcanzando mayores profundidades de

sepultamiento se transforma en kergeno mediante reacciones de

condensacin y polimerizacin (diagnesis).

El kergeno, materia orgnica insoluble en solventes orgnicos, se

encuentra finamente disperso y mezclado ntimamente con la matriz

mineral de la roca generadora; el kergeno por tanto es el principal

material precursor del aceite crudo y gas. Cuando el kergeno se somete

a mayores temperaturas por largos periodos de tiempo se produce su

descomposicin, a este proceso se denomina cracking primario,

dando como resultado hidrocarburos lquidos y gases hmedos,

con fraccin C2+ > 5% (catagnesis).

Conforme el kergeno alcanza mayores profundidades, presin y sobre

todo temperatura, se produce la generacin de mayores cantidades de

gas natural que en ltima instancia est constituido principalmente de

metano qumicamente muy seco (metanognesis).

52

Si los hidrocarburos lquidos formados se someten a mayores

temperaturas dentro del yacimiento, el producto generado por

descomposicin trmica ser gas y condensado.

Conforme la temperatura contina incrementndose en el

yacimiento, el producto tiende a ser nicamente gaseoso y en

etapas ulteriores el producto ser prcticamente gas metano, a

estos procesos se denominan cracking secundario de aceite y

gas.

Las pruebas PVT consisten en procedimientos de laboratorio

aplicadas a los fluidos del yacimiento, que proveen las propiedades

de stos, las cuales son requeridas para diversos clculos en la

industria. De estas pruebas se pueden obtener propiedades tales

como:

Presin de burbuja. Presin de Roco. Relacin Gas-Aceite. Relacin de Solubilidad. Coeficiente de compresibilidad isotrmica del gas. Viscosidades. Entre otros. El procedimiento de dichas pruebas comienza colocando una

cantidad de la mezcla de hidrocarburos en celdas llamadas PVT, en

donde se tiene un fluido que ejercer una presin sobre ella

Pruebas PVT

(usualmente el fluido utilizado es mercurio). Si el fluido a ser

analizado, es aceite de un yacimiento que se encuentra a una presin

mayor que la de burbuja, implica que, todo el gas se encontrar disuelto

en el aceite y se le tomar como tiempo 0, t0. a un segundo tiempo la

presin disminuye, sin alcanzar la presin de burbuja, con lo que se

tiene una expansin de los fluidos manteniendo el gas disuelto en el

aceite en su totalidad, t1.

Continuando con la disminucin de presin, hasta alcanzar la

formacin de la primera burbuja de gas, consiguiendo as la presin de

burbuja o de saturacin a un tiempo t2, teniendo la mayor expansin

del lquido.

En un cuarto tiempo, la presin continua decayendo por debajo de la

presin de burbuja, mostrando en ese momento una cierta cantidad de

gas que se libera dentro de la celda, t3. Dicha cantidad depender de su

relacin de solubilidad (Rs), a las diferentes presiones.

Finalmente se contina con la cada de presin dentro de la celda,

incrementando con ello el volumen de gas en la misma, hasta en caso

de ser posible, alcanzar la presin de roco, t5, donde quedar una sola

gota de lquido.

Todo el experimento se realiza a una temperatura constante y se repite

a diferentes temperaturas, con lo que se obtienen los diagrama de

fases, los cuales son de gran importancia para la clasificacin de los

yacimientos en la industria petrolera.

56

Aplicaciones de los anlisis PVT

Los estudios PVT son primordiales para hacer

diversos clculos como

Estudios de balance de materiales

composicional.

Calculo de las constantes de equilibrio siempre

y cuando se conozcan las composiciones de las

fases de gas y liquida.

Simulacin composicional de yacimientos.

Diseo ptico de sistemas de separacin

superficial para obtener mximo rendimiento

de crudo.

Determinacin del comportamiento de flujo de

los pozos

57

Prueba CDV (deplecin a volumen constante)

Se trata de un conjunto de

expansiones y desplazamientos

manteniendo la presin constante de

la mezcla, de forma que el volumen

de gas y del liquido en la celda sea

constante al terminar cada

desplazamiento.

Al gas que es removido

isobricamente se le determina el

volumen y la composicin en un

laboratorio, adems para cada

presin se calcula el volumen de

liquido depositado en el fondo de la

celda, el factor de compresibilidad

del gas retirado y el de la mezcla

bifsica que va quedando

58

Porosidad ():

La relacin entre el volumen de huecos o poros, y el volumen total de

la roca. Medida del espacio poroso dentro de una roca, expresado en

fraccin o porcentaje (%) del volumen total de la roca. , cuando se

emplea en una ecuacin, generalmente se expresa en fraccin.

PROPIEDADES DE LA FORMACIN

59

Porosidad Efectiva :

Es la porosidad en la cual los poros

estn interconectados y el fluido

contenido en los mismos se puede

producir.

Porosidad No Efectiva :

Es la porosidad compuesta por los

poros que no estn conectados entre

si o la conectividad es tan pobre que

no permite que fluyan los fluidos

contenidos en los mismos.

Porosidad absoluta: Es la porosidad total de la roca,

tomando en cuenta los poros

conectados y no conectados dentro

de la roca.

f

(1- f) 1 = VT

60

Porosidad Primaria :

Porosidad formada al mismo tiempo que los

sedimentos se fueron depositando. El volumen

poroso depende del espacio entre los granos

individuales del sedimento. Depende de:

Uniformidad del tamao de los granos, forma

de los granos, rgimen de depositacin,

compactacin.

Porosidad Secundaria:

Volumen poroso formado despus de la

sedimentacin. La magnitud, forma, tamao e

interconexin de los poros, no dependen de la

forma de las partculas originales de sedimento.

Origen: Presin por compactacin, solucin

intragranular, cementacin, disolucin,

recristalizacin, fracturamiento.

65

Permeabilidad (K):

Propiedad de la roca para permitir el flujo

del fluido a travs de sta. El smbolo

ms utilizado para la permeabilidad es k,

y se mide en unidades de darcies o

milidarcies.

Es la capacidad que tiene un material de

permitirle a un flujo que lo atraviese sin

alterar su estructura interna.

La permeabilidad se define como la

capacidad que tiene una roca de permitir

el flujo de fluidos a travs de sus poros

interconectados. Si los poros de la roca no

se encuentran interconectados no puede

existir permeabilidad.

66

Permeabilidad Absoluta: La medicin de la permeabilidad, o de la capacidad

de flujo o transmisin de fluidos a travs de una roca,

obtenida cuando existe un solo fluido, o fase,

presente en la roca.

Permeabilidad Efectiva: Definida como la permeabilidad de una fase a

saturaciones especficas, cuando estn presentes dos

o ms fluidos, es decir, es la permeabilidad para un

fluido particular (aceite, gas o agua).

Permeabilidad Relativa: Corresponde a la relacin entre la permeabilidad

efectiva a una cierta saturacin (ki) y la

permeabilidad absoluta (k), constituye la fraccin de

la permeabilidad efectiva del fluido (aceite, gas o

agua).

69

LEY DE DARCY

Un ingeniero hidrulico francs de nombre Henry

Darcy fue el primero que realiz estudios

relacionados con el flujo de fluidos a travs de

medios porosos. En 1856 Darcy public su

trabajo, en el cual se describan estudios

experimentales de flujo de agua a travs de filtros

de arena no consolidada, los cuales tenan como

objetivo procesar los requerimientos diarios de

agua potable del pueblo de Dijon (Francia).

Describe, con base en experimentos

de laboratorio, las caractersticas del movimiento

del agua a travs de un medio poroso.

Ley de Darcy

L

pkAq

Nomenclatura

A = rea de la seccin transversal abierta al flujo, cm2

k = Permeabilidad, darcies

L = Longitud de la trayectoria de flujo, cm

p = Diferencia de presin entre ambos extremos, atm

q = Gasto de flujo, cm3/seg

= Viscosidad, cp

70

Saturacin:

La saturacin de fluidos es la fraccin del

volumen de poros de una roca que se encuentra

ocupada por algn fluido, ya sea aceite, agua o

gas. Se obtiene al dividir el volumen del fluido

(Vf) a condiciones del medio poroso, entre el

volumen de huecos o espacios intercomunicados

del medio poroso, es decir:

Saturacin de Agua Saturacin de Aceite Saturacin de gas

p

ww

V

VS

p

oo

V

VS wog SS0.1S

74

Compresibilidad Total de un Sistema Roca-

Fluido:

La suma de la compresibilidad de cada fluido

por su saturacin, ms la compresibilidad de la

roca.

Ct = CwSw + CoSo + CgSg + Cf

Compresibilidad Efectiva a un Fluido:

Por ejemplo al aceite bajosaturado, a la

compresibilidad total entre la saturacin del

fluido.

Oil: 10-5 or -6 psi-1

Gas: 10-3 or -4 psi-1

Water: 4x10-6 psi-1

78

CONCEPTOS DE INGENIERA DE YACIMIENTOS DE GAS

SECO Y HMEDO.

YACIMIENTOS DE GAS Y CONDENSADO

YACIMIENTOS DE GAS HMEDO

YACIMIENTOS DE GAS SECO

MTODOS DE ESTIMACIN DEL VOLMEN ORIGINAL

ECUACIN DE BALANCE DE MATERIA

EBM PARA YACIMIENTOS VOLUMTRICOS.

EBM PARA YACIMIENTOS VOLUMTRICOS CON EMPUJE

HIDRULICO.

EBM PARA YACIMIENTOS VOLUMTRICOS CON EMPUJE

HIDRULICO REPRESIONADOS

79

La mejor forma de observar los cambios de fase de las mezclas de

hidrocarburos que se presentan naturalmente es a travs de un

diagrama Presin/Temperatura. Se puede definir como la

representacin grfica de los estados de la materia de una sustancia

pura.

La envolvente de fases divide al

diagrama en tres regiones: la del

lquido que est situada fuera de

la envolvente y a la izquierda; la

del gas que est fuera de la

envolvente y a la derecha de la

temperatura crtica y la de dos

fases que se encuentra dentro de

la envolvente y donde se halla el

equilibrio del gas y el lquido.

80

Sistema: Se define como cualquier parte del universo, que se toma en forma

arbitraria, para realizar un estudio determinado.

Sistema Homogneo: Aqul cuyas propiedades intensivas varan continua y

uniformemente en el sistema.

Sistema heterogneo: Aqu las propiedades intensivas varan cambian en forma

brusca en la superficie de contacto del sistema.

Estado de un sistema: En su condicin fsica descrita por una lista de valores de

sus propiedades como: presin, volumen especfico, temperatura, etc.

Fase: Es una cantidad de materia homognea en todas sus partes, cuando est

presente ms de una fase, las fases estn separadas por los lmites de fase

(interfases). Fases: Slido, lquido y gas.

Propiedades intensivas: Son aquellas que son independientes de la cantidad de

materia: viscosidad, densidad, temperatura, presin.

Propiedades extensivas: Son aquellas que s dependen de la cantidad de sustancia o

del tamao de un cuerpo, son magnitudes cuyo valor es proporcional al tamao del

sistema que describe.

81

La primera parte entre cero y la temperatura crtica, corresponde a

yacimientos de aceite y gas disuelto o con presin de burbuja.

Adems dentro de los yacimientos de aceite y gas disuelto cuando el

punto C est alejado del punto crtico, se considera como yacimiento

de aceite negro o de bajo encogimiento; y cuando el punto C se

encuentra cerca al punto crtico se clasifica como yacimiento de aceite

voltil o de alto encogimiento, ya que al bajar la presin en el

yacimiento entrar rpidamente a regiones de alto porcentaje de gas en

la zona de dos fases.

La segunda entre la temperatura crtica y la cricondenterma

corresponde a yacimientos de gas y condensado o con punto de roco.

Al bajar la presin en los yacimientos de gas y condensado se obtendr

una fase lquida (condensacin recta B B3), conocido como

fenmeno de condensacin retrograda, aunque se mueva la recta a la

derecha, el punto B3, quedara en la fase de gas. En cambio, en

yacimientos de aceite, la recta C-C1 y su prolongacin pasara de la

fase lquida a la de dos fases.

82

La tercera a una temperatura mayor que la cricondenterma es la zona

de yacimientos de gas de una fase.

Tambin dentro de los yacimientos de gas de la tercera regin cuando

en la ruta de produccin (curva A A2) el punto A2 queda dentro de

la regin de dos fases se clasifica como yacimientos de gas hmedo

y cuando el punto A2 queda fuera de la regin de dos fases se

considera como yacimientos de gas seco.

El sistema (mezcla de hidrocarburos) se encuentra en fase lquida en

equilibrio con una cantidad infinitesimal (burbuja) de gas.

Es el lugar geomtrico donde se forma la primera burbuja de gas.

Es el estado a condicin de presin y temperatura para el cual las

propiedades intensivas de la fase lquida y gaseosa son idnticas.

El punto crtico de una mezcla multicomponente es referido como el

estado de presin y temperatura en el cual todas las propiedades

Temperatura crtica: temperatura correspondiente al punto crtico.

Presin crtica: presin correspondiente al punto crtico.

83

Intensivas del gas y del lquido son iguales. La correspondiente presin

y temperatura son llamadas presin crtica (pc) y temperatura crtica

(Tc) de la mezcla.

El sistema se encuentra en fase gaseosa en equilibrio con una cantidad

infinitesimal (gota) de lquido.

Es el lugar geomtrico donde se forma la primera gota de lquido

Temperatura Cricondentrmica: Es la mxima temperatura a la cual

pueden coexistir en equilibrio un lquido y su vapor.

Presin Cricondembrica: Es la mxima presin a la cual pueden

coexistir en equilibrio un lquido y su vapor.

Lneas de isocalidad: Son las lneas que unen puntos de igual

porcentaje volumtrico del lquido en la mezcla lquido-gas. As las

curvas de burbujeo y roco son lneas de 100% y 0% de lquido,

respectivamente. Todas esas curvas convergen en el punto crtico.

84

Regin de dos fases: es la regin comprendida entre las curvas de

burbujeo y roco, en eta regin coexisten en equilibrio, la fase lquida y

gaseosa.

Zona de condensacin retrgrada: es aquella en la cual al bajar la

presin, a temperatura constante, ocurre una condensacin.

Curva de burbujeo: (ebullicin): es el lugar geomtrico de los

puntos, presin-temperatura, para los cuales se forma la primera

burbuja de gas, al pasar de fase lquida a la regin de dos fases. La

curva de burbujeo es definida como la curva que separa la regin de

una fase (fase lquida) de la regin de dos fases.

Curva de roco: (condensacin): es el lugar geomtrico de los puntos,

presin temperatura, en los cuales se forma la primera gota de lquido,

al pasar de la regin de vapor a la regin de dos fases. La curva de

roco es definida como la curva que separa la regin de una fase (fase

gaseosa) de la regin de dos fases.

85

El diagrama de fases es menor que el de los aceites negros y el punto

crtico est bien por debajo y a la izquierda de la envolvente. Esto es el

resultado de gases retrgrados conteniendo muy pocos hidrocarburos

pesados que los crudos.

La (Tcr < TR) y el punto cricondentrmico es mayor que TR.

La presin cae y el lquido se condensa y se forma lquido.

C7+ menor o igual a 12.5 % .

70000 < GOR < 100000 pcs/STB (Fig. 1.5.b) y se incrementa a medida que la

produccin toma lugar.

API > 60 y se incrementa a medida que la presin cae por debajo de la presin de

roco. El lquido es ligeramente colorado,

marrn, anaranjado, verduzco o

transparente. Tambin se les llama

condensados.

YACIMIENTOS DE GAS CONDENSADO (RETRGRADO)

86

Todo el diagrama de fases de la mezcla de hidrocarburos con molculas

predominantemente pequeas yacen debajo de la temperatura del yacimiento. La

lnea de presin no entra la envolvente y por tanto no se forma lquido en el

yacimiento, pero si en superficie (dos fases).

La gravedad, mayor de 60 API, de los lquidos es similar a la

de los gases retrgrados.

La gravedad se mantiene constante y el color de los

lquidos es transparente.

GOR > 15000 pcs/STB y permanece constante durante

toda la vida del yacimiento. Se

producen menos de 60 STB

crudo por cada milln de pies

cbicos normales de gas.

YACIMIENTOS DE GAS HMEDO

87

Est formado principalmente por metano y algunos intermedios. El

diagrama de fases muestra una mezcla de hidrocarburos gaseosa

tanto en superficie como en el yacimiento. No hay presencia de

lquidos ni en yacimiento ni superficie. Sin embargo, a temperaturas

criognicas, menores de 50 F, se puede obtener luidos de estos

gases. La EBM puede aplicarse tanto a gas como gases hmedos

para determinar gas original in-situ y predecir reservas de gas.

YACIMIENTOS DE GAS SECO

Ecuacin de Balance de Materia

La ecuacin de Balance de Materia (E. B. M.) es una herramienta

bsica para los ingenieros de yacimientos, se utiliza con el fin de

interpretar y predecir el comportamiento de los yacimientos.

La EBM es propiamente utilizada para:

Estimar el Volumen Original de Hcs Predecir el Comportamiento Futuro del yacimiento Predecir el tipo de mecanismo de desplazamiento Determinar el porcentaje de recuperacin Evaluar We conociendo N o G Evaluar factores de recobro

Consideraciones para aplicar BM:

1. Volumen poroso constante. No existe compactacin ni

subsidencia.

2. El PVT es representativo del yacimiento.

3. Proceso isotrmico.

4. Cw y Cf son despreciables.

5. Se considera equilibrio termodinmico entre el gas y el

petrleo a presin

y temperatura de yacimiento.

6. Dimension cero.

Ecuacin de Balance de Materia

Trminos empleados en el desarrollo de la EBM

Determinacin de la EBM para Yacimientos de Gas

En yacimientos de gas generalmente hay dos preguntas claves que

deben de ser respondidas temprano en la vida del yacimiento y que

ayudan a definir la estrategia para su explotacin. Estas preguntas se

refieren al volumen de gas originalmente en sitio y al volumen de

gas remanente a una presin de abandono cualquiera que sea

seleccionada. Sin embargo, los resultados obtenidos para Gi en

forma volumtrica no indican que tipo de mecanismo de produccin

tiene el yacimiento de gas.

Reagrupando se obtiene la Ecuacin General de Balance de

Materiales para yacimientos de gas:

Expansin de la formacin y agua connata:

Cada trmino del lado izquierdo de la ecuacin (1.7) representa un

mecanismo de produccin:

Expansin de la zona de gas:

Influjo de agua que entra al yacimiento: We

Los trminos del lado derecho de la ecuacin (1.7) estn referidos a los

volmenes de gas y agua producidos.



Finalmente, si quieres saber el Volumen de Gas despejas G y te

quedar de esta forma:

Ejemplo prctico de EBM Yacimientos de Gas Seco

Considere un Yacimiento de gas con una presin inicial de 3 200

psia y 220 F. Su historia de produccin es la siguiente:

Calcule el volumen original de gas @ cs usando los datos de produccin al final de cada intervalo de presin

(comportamiento volumtrico)

Si existe diferencia entre los volmenes calculados explique la causa.

Ejemplo prctico de EBM Yacimientos de Gas Seco

Se han desarrollado, a partir de la postulacin de la Ecuacin de

Balance de Materiales, diversos mtodos que permiten su resolucin,

algunos de ellos se describen a continuacin.

Mtodo de p/z vs Gp

El primer procedimiento de Balance de Materiales empleado para calcular las

reservas de gas en sitio, fue la construccin de grficas p/z en la dcada de 1940. Esta

tcnica constituye el mtodo ms aceptado para caracterizar el comportamiento de

yacimientos volumtricos de gas, segn seala Pletcher, y resulta de sustituir en la

ecuacin (1.9), correspondiente a la EBM para yacimientos de gas seco

volumtricos, el factor volumtrico del gas, Bg, por su equivalente segn la ecuacin

de los gases reales:

Tcnicas de BM en Yacimientos de Gas Seco

Tcnicas de BM en Yacimientos de Gas Seco

EBM para Yacimientos Volumtricos con Empuje Hidrulico

W

Gi

W + (We-Wp) Bw

G1

@ cy @ cy

We= entrada de agua @ cs

Wp= agua producida @ cs

W= agua inicial

Bw= Factor Volumen de agua

G1= gas remanente

Gi= gas inicial

Bgi= Factor vol. De gas inicial

Gp= Gas producido @ cs

EBM para Yacimientos Volumtricos con empuje Hidrulico

Desarrollo de la EBM

La manera de estimacin del factor de recobro en yacimientos de gas con empuje hidrulico

puede variar considerablemente. Bsicamente es la utilizacin de la ecuacin de balance de

materiales en funcin de P/Z para gas. Con la presencia de un empuje hidrulico, los datos

reales de campo casi siempre se desvan de la tendencia lineal de un comportamiento

volumtrico, ocurriendo en muchos casos un mantenimiento de la presin del yacimiento.

Generalmente esto ocurre cuando el yacimiento cae a una presin por debajo de la presin de

activacin del acufero (en casos de acuferos infinitos) o al momento en que inicia la

deplecin del mismo (asociado muchas veces a acuferos de pequeas dimensiones). Con este

desvo de los puntos, no es posible extrapolar los datos a P/Z = 0 para obtener un valor de

GOES (gas original en sitio) y de reservas a una P = P abandono.

Ecuacin de P/z vs. Gp para yacimientos de gas:

P/z = Pi/zi (1- Gp/G) Donde:

P = Presin actual de yacimiento (lpca)

z = Factor de compresibilidad de gases reales a la

presin actual de yacimiento (adm)

Pi = Presin inicial de yacimiento (lpca)

zi = Factor de compresibilidad de gases reales a la

presin inicial de yacimiento (adm)

Gp = Gas producido acumulado (MMPCN)

G = Gas original en sitio (MMPCN)


En yacimientos de gas con empuje hidrulico, casi siempre los factores de

recobro son generalmente muy bajos, debido a las altas saturaciones de gas

residual que se encuentra entrampado por el agua proveniente de los acuferos.

Casi siempre, estos bajos factores de recobro son causa de:

1) La tasa de produccin y la manera en que son producidos los pozos.

2) La saturacin residual de gas.

3) Las propiedades del acufero.

4) La eficiencia volumtrica de barrido que tiene el agua de intrusin dentro

del yacimiento.


Un yacimiento se considera sobrepresurizado cuando presenta

presiones de fluido superiores a las esperadas de acuerdo a

condiciones hidrostticas normales. (Poston, S. W. and Berg).

Con esto, la presin de este tipo de yacimientos se encuentra entre los

lmites de la presin hidrosttica, con un gradiente mximo de 0,465

lpc/pie, y la presin litosttica, que incluye la presin de poro y el

esfuerzo al que est sometido la matriz de la roca. Uno de los trminos

ms importantes al realizar estudios de yacimientos con presiones

anormales es la compresibilidad efectiva, Ce, definido de la forma:

Cuando se inicia la produccin de los hidrocarburos, la presin (Pi), se

reduce a una presin (P)

Por lo que el estado del yacimiento cambia las condiciones originales

EBM para Yacimientos Vol. de empuje Hidrulico Geopresionados


Ejemplo:

El yacimiento Anderson L., es un yacimiento con altas presiones, que se

encuentra en el sur de Texas. A continuacin se presentan los datos del

yacimiento y el desarrollo para determinar el volumen original de gas en

el yacimiento por Balance de Materia.


Primero se calcula la Produccin Total de Gas, usando el gas

equivalente de la produccin de condensado. Tambin se calculan los

parmetros necesarios para las grficas que se realizan.


De la grfica de Eg vs. F, se obtiene el volumen original de gas en el

yacimiento, que es la pendiente, m.

G = 74133 MMscf


Se ajusta la ecuacin de la lnea de tendencia:

G = 75153.8 MMscf


Para verificar la volumetra del yacimiento se realiza una grfica de

Gptot. vs. F/Eg que debe dar una recta horizontal con valor constante

igual a G.

En este caso se puede apreciar a partir de la grfica, que el

yacimiento no es volumtrico, por lo que no considerar la We, lleva a

sobreestimar el valor de G.

ingenieria de yacimientos de gas

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