2.1.4 Mecanismos de empuje Los principales agentes de desplazamiento en los yacimientos de petrleo son el agua y el gas. Cada uno aporta con su energa para la expulsin del petrleo hacia los pozos productores. Estos agentes pueden actuar solos o en combinacin. El objetivo de este captulo es de determinar cmo y cuando actan los diferentes tipos de mecanismos de desplazamiento, comparar la eficiencia de los mismos, y en caso de que acten combinadamente, determinar cul de ellos es el que predomina con su energa.

2.1.4.1 Procesos de desplazamientos La recuperacin del petrleo se obtiene mediante un proceso de desplazamiento. El gradiente de presin obliga al petrleo a fluir hacia el pozo, pero este movimiento se verifica solamente si otro material llena el espacio desocupado por el petrleo y mantiene, en dichos espacio, la presin requerida para continuar el movimiento de los fluidos. En cierto modo el petrleo no fluye del yacimiento, sino que es expulsado mediante un proceso de desplazamiento, siendo los principales agentes el agua y el gas. Los procesos de desplazamiento son:

Expansin de la roca y los lquidos. Empuje de gas en solucin o gas liberado. Empuje por el gas de casquete. Empuje por agua o hidrulico. Empuje por segregacin gravitacional. Combinacin de empujes.i. Expansin de la roca y los lquidos. Este proceso de desplazamiento ocurre en los yacimientos subsaturados, hasta que se alcanza la presin de burbujeo. La expulsin del petrleo se debe a la expansin del sistema. El petrleo, el agua connata y la roca se

expanden, desalojando hacia los pozos productores el petrleo contenido en el yacimiento. Dada la baja compresibilidad del sistema, el ritmo de declinacin de la presin con respecto a la produccin es pronunciado, como puede observarse en fig.2.1, su cada de presin es prcticamente lineal, por lo tanto mientras actu. Este mecanismo de desplazamiento el porcentaje de recuperacin es bajo.

fig 2.1 diagrama de fase

Fuente. Practicas de ingeniera de yacimientos petrolferos

ii.

Empuje de gas en solucin o gas liberado. Una vez iniciada en el yacimiento la liberacin de gas disuelto en el

petrleo, al alcanzar la presin de saturacin, el mecanismo de desplazamiento del petrleo se deber primordialmente, al empuje de gas disuelto liberado; ya que si viene cierto que tanto el agua connata y la roca continuaran expandindose su efecto resulta despreciable, puesto que la compresibilidad (o expansionabilidad)

del gas es mucho mayor que la de los otros componentes de la formacin. El gas liberado no fluye inicialmente hacia los pozos sino que se acumula en forma de pequeas burbujas aisladas, las cuales por motivo de la declinacin de la presin, llega a formar posteriormente una fase continua que permitir el flujo de gas hacia los pozos. Tambin puede ocurrir flujo de la fase gaseosa descontina por separacin parcial del gas o ocluido, cuando la presin del gas excede a la del petrleo que los confina. iii. Empuje por el gas de casquete. El empuje por capa de gas consiste en una invasin progresiva de la zona de petrleo por gas, al disminuir la presin debido a la produccin la capa de gas se expande cambiando constantemente el contacto gas-petrleo, desplazando en petrleo en forma de empuje frontal o tipo pistn. El yacimiento puede considerarse como un tanque con una zona de petrleo que se agota continuamente y cuyo nivel baja a media que se drena en fondo del tanque, al mismo tiempo que se expande la capa de gas. Los requerimientos para este empuje son: Que la parte superior del yacimiento que contenga una alta saturacin de gas. Que exista un continuo crecimiento o agrandamiento de la zona ocupada por el casquete gas. La produccin de petrleo proviene de los pozos localizados en la zona de petrleo, pero el petrleo producido es remplazado por el que se mueve adelante del frente del gas, en esta forma el proceso obliga al petrleo a moverse hacia la parte inferior del yacimiento. La declinacin de presin en los yacimiento que actan bajos este mecanismo es lenta y continua, su declinacin depende de tambin del tamao del capa de gas.

iv.

Empuje por agua o hidrulico. El desplazamiento por invasin de agua es en muchos sentidos similar al del casquete de gas. El desplazamiento de los hidrocarburos tiene lugar en

este caso atrs y en la interface agua-petrleo mvil. En este proceso el agua invade y desplaza al petrleo, progresivamente, desde las fronteras exteriores del yacimiento hacia los pozos productores. Si la magnitud del empuje hidrulico es lo suficientemente fuerte para mantener la presin del yacimiento o permitir solo un ligero abatimiento de ella, entonces el petrleo ser casi totalmente recuperado por desplazamiento por agua, puesto que no habr liberacin de gas en solucin o dicha liberacin ser pequea y as mismo el desplazamiento que ocasione. Los requerimientos para este desplazamiento son: En primer lugar: una fuente adecuada que suministre agua en forma accesible al yacimiento. Segundo lugar: una presin diferencial entre la zona de petrleo (yacimiento) y la zona de agua (acufero), que induzca y mantenga la invasin, y el empuje hidrulico puede ser natural o artificial. Para que se presente en forma natural debe existir, junto a la zona productora un gran volumen de agua en la misma formacin, sin barreras entre el petrleo y el agua, y la permeabilidad de la formacin facilitar su filtracin adecuada. v. Empuje por segregacin gravitacional. La segregacin gravitacional o drene por gravedad puede clasificarse como un mecanismo de empuje; sin embargo se considera ms bien como una modificacin de los dems la segregacin gravitacional es la tendencia del petrleo, gas y agua a distribuirse en el yacimiento de acuerdo a sus densidades. El drene por gravedad puede participar activamente en la recuperacin del petrleo. Por ejemplo, en una yacimiento bajo condiciones favorables de segregacin, gran parte del gas liberado fluir a la parte superior del yacimiento, en vez de ser arrastrado hacia los por la fuerza de presin, contribuyendo hacia la formacin o agrandamiento del casquete de gas y aumentando la eficiencia total del desplazamiento. Los yacimientos presentan condiciones propicias a la segregacin de sus fluidos, cuando poseen espesores considerables o alto relieve estructural, alta

permeabilidad y cuando los gradientes de presin aplicados, no gobiernan totalmente el movimientos de los fluidos

vi.

Combinacin de empujes. La mayora de los yacimientos quedan sometidos durante su explotacin a ms de uno de los mecanismos de desplazamiento explicados. Por ejemplo un yacimiento grande puede comportase inicialmente como productor por empuje de gas disuelto. Despus de un corto periodo de produccin, la capa de gas asociado acta efectivamente y contribuye substancialmente a desplazar petrleo, posteriormente, despus de una extensa extraccin, la presin del yacimiento caer lo suficiente como para establecer la entrada de agua del agua del acufero, de modo que el empuje por agua se presentara como parte importante del mecanismo de desplazamiento.