INGENIERÍA DEL YACIMIENTO

“Es la aplicación de principios científicos a problemas de drenaje que resultan durante el desarrollo y producción de yacimientos de hidrocarburos”. Puede también definirse como“El arte de desarrollar y producir fluidos hidrocarburos de tal forma que se obtenga un recobro eficiente”.Los ingenieros de yacimientos necesitan contar con conocimientos geológicos durante el desarrollo de su vida profesional, en virtud a que todo yacimiento que se estudie tiene antecedentes de tipo geológico. Normalmente, un yacimiento es definido mediante la perforación, de modo que se dispone de algunos datos en puntos discretos dentro del sistema. Dicha información es contenida en análisis de ripios, perfiles de pozo, análisis de corazones, análisis de rayos X y tomografía, muestras de paredes, pruebas de presión y pruebas de producción, entre otros. Lo que indica que una buena descripción del yacimiento depende de la habilidad para interpretar la información recolectada.

Fuente de HidrocarburosA pesar de algunas eventuales objeciones, universalmente se está de acuerdo que los hidrocarburos tienen una procedencia de tipo orgánico. Lo que indica que la materia orgánica tuvo que ser sintetizada por organismos vivientes, y por lo tanto debió depositarse y preservarse en sedimentos. Dependiendo de las condiciones geológicas dadas, parte de este material se transforma en compuestos de naturaleza petrolera.La base fundamental para la producción masiva de materia orgánica fue la fotosíntesis, la cual apareció aproximadamente hace 2000 millones de años en tiempos precámbricos.Desde esa época a la era devónica la primera fuente de materia orgánica el fitoplancton marino. A partir del devónico, la mayor contribución a la materia orgánica fue por parte de plantas terrestres. Algunos animales grandes, como peces, contribuyeron muy poco en la generación de materia orgánica. En resumen, los principales contribuidores de material orgánico en los sedimentos fueron las bacterias, fitoplancton, zooplancton y plantas de mayor tamaño.Los escudos continentales en áreas de aguas tranquilas, como lagos, cuencas profundas y pendientes continentales, poseen las condiciones favorables para la depositación de los sedimentos ricos en materia orgánica. Las tres etapas principales para la evolución de la materia orgánica son diagénesis, catagénesis y metagénesis.La diagénesis toma lugar en sedimentos recientemente depositados donde se presenta actividad microbial. Al finalizar la diagénesis, la materia orgánica consta principalmente de un residuo fosilizado e insoluble llamado kerógeno. La catagénesis resulta de un incremento en la temperatura durante el sepultamiento del material en las cuencas sedimentarias. La mayor parte de la generación de hidrocarburos se debe a la descomposición térmica del kerógeno. La metagénesis toma

lugar a altas profundidades, donde tanto la presión como la temperatura son altas. En esta etapa, la materia orgánicaesta compuesta solamente de metano y carbono residual. Los constituyentes del kerógeno residual se convierten en carbono granítico.

Migración de HidrocarburosLa mayoría de los hidrocarburos se hallan en rocas porosas de grano grueso y permeables, con poco o nada de materia orgánica insoluble. Es improbable que el crudo hallado en estas rocas se pudieran originar allí puesto que no hay señales de materia orgánica sólida. Por lo tanto, la mayoría de yacimientos de hidrocarburos son trampas para la migración de éstos.La migración primaria es la liberación de compuestos hidrocarburos del kerógeno en lascapas fuentes y su transporte dentro de los poros estrechos de la roca fuente de grano fino.Los hidrocarburos expelidos de la roca madre pasan hacia unidades de roca más porosas ymás permeables. Este fenómeno se llama migración secundaria1.Puesto que la mayoría de las rocas en el subsuelo se hallan saturadas con agua, el movimiento de hidrocarburos tiene que ser debido a flujo activo de agua, o flujo independiente de la fase acuosa, por desplazamiento o por difusión. Puesto que normalmente los hidrocarburos son menos densos que el agua, su acumulación toma lugar en la parte más alta de la trampa. La migración es detenida por rocas superiores relativamente impermeables.

EXPLIQUE LOS DOS MODELOS DEL SISTEMA DE SIMULACIÓN DE YACIMIENTO

- Balance de Materiales- Simulación Numérica

De forma general estos términos corresponden al mismo concepto con la diferencia de que el primero de ellos considera a todo el yacimiento como un bloque único con propiedades uniformes en la cual las ecuaciones se resuelven de manera analítica, mientras que la simulación numérica interpreta al yacimiento como un conjunto de bloques interconectados que interactúan entre sí.

El balance de materiales es un método relativamente fácil de usar puesto que son pocos los parámetros necesarios para su aplicación, además de la sencillez de los cálculos, con este modelo una de las cosas que se pueden observar con claridad por ejemplo son los mecanismos de empuje que más contribuyen al producción del yacimiento (empuje por expansión de roca y fluídos, gas en solución, empuje hidráulico, segregación gravitacional, etc.). Mientras que la Simulación Numérica de Yacimientos proporciona un resultado más cercano a la realidad puede resultar difícil identificar cual es el mecanismo que más aporta, sino se hacen varias corridas del simulador bajo cada una de las diferentes situaciones.

Tipos de Simuladores

Los simuladores se dividen en dos grupos, según el tipo de hidrocarburos y según el tipo de recuperación mejorada, su selección dependerá de lo que deseemos simular.

Los que se definen según el tipo de hidrocarburo contenido en el yacimiento:• Simuladores de gas• Simuladores de aceite negro• Simuladores geotérmicos• Simuladores de aceite volátil• Simuladores de gas y condensado.

Los que se utilizan en procesos de recuperación mejorada• Simuladores de inyección de químicos• Simuladores de inyección de miscibles• Simuladores de recuperación térmica.

Es significativo mencionar que también existe una clasificación según el tipo de flujo, en función del número de fluidos en movimiento:• Simulador monofásico• Simulador bifásico• Simulador trifásico

Una vez elegido el tipo de simulador a utilizar se selecciona el modelo que sea capaz de hacer el estudio de un pozo, de la región de un yacimiento o la escala completa del yacimiento, dependiendo de cuál sea el caso puede usarse el modelo de van Poollen, Peaceman entre otros.

En conclusión, un simulador por más que tenga bases bien fundamentadas, tanto físicas como matemáticas, nunca podrá reemplazar un buen estudio geológico del yacimiento, ni podrá determinar por si solo las propiedades petrofísicas de las rocas, ni las características de los fluidos. En otras palabras, los resultados que proporcione serán tan buenos como los datos que se le suministren. Es importante destacar el papel que dentro de la Simulación Numérica de Yacimientos debe jugar el ingeniero petrolero, ya sea a nivel de usuario o como encargado de desarrollar un modelo. Por muy bueno que sea un simulador, requiere de un ingeniero que pueda interpretar los resultados y hacer las modificaciones necesarias para hacer que el modelo se ajuste a los datos de producción.

APORTE QUE HA TRAÍDO LAS MATEMÁTICAS APLICADA, LA FÍSICA Y LA QUÍMICA A LA INGENIERÍA DE YACIMIENTO

La Ingeniería de Yacimientos aplica para su análisis todo tipo de recursos técnicos y científicos, como modelos informáticos, métodos numéricos y matemáticos, y conceptos físicos y químicos. Debe determinar los métodos más adecuados para la extracción de los fluidos.

Las matemáticas son importantes para formar adecuadamente el pensamiento analítico, el rigor demostrativo, el sentido de la exactitud y el de la aproximación aceptable también, la objetividad numérica, la propensión a la medición, y tantas otras cualidades de los buenos ingenieros.

Los conocimientos, aptitudes y habilidades estarán orientados a desarrollar un pensamiento analítico y a generar proyectos con espíritu innovador y creativo.

Los principios de la Física y la Química Aplicada son empleados en todas las etapas de la explotación de los hidrocarburos, desde la exploración hasta la conversión de éstos en productos de consumo.