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Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos UNAM-FI- Sep 2013

Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013. Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos UNAM-FI- Sep 2013.

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Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos UNAM-FI- Sep 2013

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Presentation Transcript

  1. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos UNAM-FI-Sep 2013

  2. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Objetivo de Curso:

  3. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 • Propiedades de los Fluidos: • Compresibilidad de la Roca • Compresibilidad de los Fluidos • Compresibilidad del Sistema Roca-Fluido • Clasificación de Fluidos • Etapas de Recuperación de Hidrocarburos • Mecanismos de Empuje

  4. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de la Roca Un yacimientos de hidrocarburosestasometidos a unafuerzacompresivoqueescausadoporel peso de los estratosarriba de este. Estafuerzaesconocoda come presiónlitostática (pob), su valor esaproximamente de 1 psi/ft (xx Pa/m). Porotrolado, la presión de poro (pp),, generalmentemenor a la presiónlitostática, presentasu valor aproximádamentede 0.5 psi/ft (xx Pa/m)

  5. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de la Roca La diferencia entre la presiónlitostatica y la presión de poro se denominapresión de sobrecargaeffectiva (pob,eff), es to es: Durante la extracción de fluidos, la presión de poro, estoes, la presiónqueejerce el fluido en le interior de los poros, dismunuye, cuasando, por lo tanto, que el (pob,eff), aumente.

  6. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de la Roca El incremento de(pob,eff), tiene los siguientesefectos: El Volumen de la roca del yacimientosesreducida, estoes,Vb Lo granos, estoes los sólidos, queconformna el poro, se expanden. Estos dos cambios en volumenreducen el volumendel poroy, por lo tanto, reducen la porosidad de la roca.

  7. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Variación de la Porosidad con Presión Efectiva de Sobrecarga…

  8. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de la Roca Geertsam (1957) describiótrestipos de compresibilidadesquedeben de serdistinguidas: Compresibilidad de la Matriz de la Roca, Cr. Describe el cambio del volumen de los granosqueconforman la roca, de los sólidos, debido a un cambio de presión: Donde: Cres la compresibilidad de la matriz (solidos Vres le volumen de sólidos 1. J. Geertsma. The effect of fluid pressure decline on volumetric changes of porous rock. Trans.AIME, 210:331–340, 1957.

  9. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de la Roca Compresibilidad de Total de la Roca, CB. Describe el cambio del volumen total de la roca, estoes, sólidos y porosqueconformanla roca, debido a un cambio de presión: Donde: CBes la compresibilidad del Volumen Total VBes le volumen total de la roca (sólidos y poros)

  10. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de la Roca Compresibilidad de Poro, Cp. Describe el cambio del volumenporosoqueconforma la roca, debido a un cambio de presión: Donde: Cpes la compresibilidad del volumenporoso Vpes le volumenporoso de la roca pes la presión de poro Estacompresibilidadpuedeserexpresada en términos de la porosidad: Nótese el cambio de signo, debido a que la porosidadaumenta al disminuir la presión.

  11. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de la Roca Geertsma, 1957, y Evan & Zolotukhin, 1997, muestranque la compresibilidad de poro, Cp, del volumen total de la roca, Cb y de los sólidos (matriz de la roca), Cr, presenta la siguienterelación: Considerandoqueambas, la compresibilidad de total del volumen total de la roca (sin fluidos) y la compresibilidad de los solidos, son pequeñascomparadss con la compresibilidad del volumenporoso, Cp,estaes la que se considerada en los calculos de ingeniería de yacimientos. 1. J. Geertsma. The effect of fluid pressure decline on volumetric changes of porous rock. Trans.AIME, 210:331–340, 1957. 2. Ursin, J.R and Zolotukhin, A.B: “ Reservoir Engineering Notes”, 1997

  12. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de las Fluidos La compresibilidad de los fluidostambienpuededeterminarse con la siguienteexpresión: Donde: Ces la compresibilidad Ves le volumen pes la presión Un cambio en el volumenporosocausara un cambio en los volumenes de los fluidosexistente y viceversa, estoes: Combinandoambasexpresiones:

  13. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Compresibilidad de las Fluidos En la Ecuación de Balance de Materia surge un términodenominadocompresibilidad total del sistemaroca-fluido, estoes: Donde: tes total; p esporo f esfluidos Estaexpresióncuantifica la expansión de los fluidos, estoes, aceite, gas y agua y lasreducción del volumenporosopor la declinación de la presión.Por lo tanto, la compresibilidadtotaes: En el caso de yacimientosbajosaturados, estoes, p > pbySg = 0;

  14. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Tipos de Fluidos: McCain (2011) realizoanálisis de 2800 resultadosobtenidos en laboratorioparaclasificarfluidosconsiderando la Relación Gas AceiteInicial, la presión de saturación y la densidad API. Muestraque los datos son bastantedispersos y que la API no es un parametroconfiableparaclasificar los fluidos McCain, 2011,: “PetroleumReservoir Fluid PropertyCorrelation”

  15. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Tipos de Fluidos: Aceite negro: relación gas-aceite menores a 1,500 scf/STB, los factores de volumen de aceite son menores a 2.0 res bbl/STB. Aceite volátil: relación gas-aceite mayores a 1,900 scf/STB, los factores de volumen de aceite son mayoresa 2.0 res bbl/STB. Entre estosvalores de Rsi, el Bo esmenor a 2 o mayor. Por lo tantoparavaloresde 1,500 y1,900 scf/STB, el tipo de fluido no puedeserdeterminado con estainformación. McCain, 2011,: “PetroleumReservoir Fluid PropertyCorrelation”

  16. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Tipos de Fluidos: Relación gas-liquido de 3,200 scf/STB marca la diferencia entre aceites volatiles y gas-condensado El cuadroazulmuestrafluidosconsideradoscomogas-condenado. El Cuadrorojoconsidera los fluidoscomoaceitevolatil. Por lo tanto, un Rsi de 3,200 scf/STB representala transiciónentre aceites volatiles y gas-condensado. McCain, 2011,: “PetroleumReservoir Fluid PropertyCorrelation”

  17. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Tipos de Fluidos: Algunosfludiosgas-condensado, puedensertratadoscomogas humedo. Relaciones de gas-aceiteproducidaigual o mayores 15,000 scf/STB, la composición de C7+ esmenor a 4 % mol. Estoconfirmaque los gases con es valor o mayorespuedensertratadoscomo gases humedos McCain, 2011,: “PetroleumReservoir Fluid PropertyCorrelation”

  18. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos de Producción: En la recuperación de hidrocarburosesposibleidentificartresetapas de recuperación de aceite: RecuperaciónPrimaria, RecuperaciónSecundaria, RecuperaciónMejorada (Terciaria). RecuperaciónPrimaria: Producción de hidrocarburosusandounicamente la energia natural del yacimientocomomecanismo de empuje. RecuperaciónSecondaria: Producción de hidrocarburosauxiliadoporadición de energia al yacimientomedianteinyección de gas y/o agua. RecuperaciónTerciaria (EOR) Producción de aceiteauxiliadopor la adición de energia al yacimiento y alterandolaspropiedades de la roca y el fluidoparamejorar la recuperación de hidrocarburos.

  19. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Etapas de Recuperación de Hidrocarburos: Factores de Recuperación Típicos Producción Primaria Sistema Artificial Secundaria Mejorada Tiempo • Emplea energía natural del yacimiento. • Usa sistemas artificiales de producción. • Agrega energía al yacimiento. • Acelera producción de aceite móvil. • Libera aceite atrapado en el yacimiento. La Administración Moderna de Yacimientos admite y evalúa la necesidad de implementar procesos de recuperación secundaria y mejorada en la etapa temprana de la vida del yacimiento para cumplir su objetivo Arana, y Rodriguez: “Administración de yacimientos”, PEP, 2011

  20. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos de Producción. Cadayacimiento pose caracteristicassingualaresincluyendosuspropiedadesroca-fluido, geometria, ambiente de deposito y mecanismoprimario de empuje. Paraestudio de los yacimientosse hanagrupadopor el tipo de mecanismo de empujeparaproducir los hidrocarburos. Se ha observadoquealgunosparametrosdistinguenestosmecanismos de producción: Factor de Recuperación Final de Hidrocarburos Declinación de la presión Relación Gas-Aceite Producción de Agua Declinación de la Producción

  21. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Existenvariosmecanismos de producción y/o cominaciones. Estos son los principales: Expansión Roca-Fludios Empuje Gas Disuelto Empuje de Capa de Gas Empuje de Acuifero Empuje por Drene Gravitacional Expansión Roca-Fludios Cuando la presión inicial de un yacimiento es mayor que la presión de saturación, este es llamado yacimiento de aceite bajosaturado. En estas condiciones, solo existen aceite, agua y, por supuesto, roca. A medida que la presión declina, estos tres componentes se expanden, debido a la naturaleza de su compresibilidad.

  22. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Expansión Roca-Fludios (Cont..) La expansión de los granos de la roca resultado de la declinación de la presión del fluido dentro de los poros, tiende a reducir la porosidad.

  23. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Expansión Roca-Fluidos (Cont..) El fluido, esto es el aceite, también, se expande, por lo tanto con la expansión de la roca y el fluido, el aceite y agua son forzados a salir del poro hacia los pozos productores. Debido a que los valores de compresibilidad de la formación y del aceite están en el rango de 2 a 10 x10-6 y 7 a 20 x10-6 psi-1 respectivamente, la presión del yacimiento experimentara una caída rápida. La recuperación de hidrocarburos es pequeña para este mecanismos de producción. Este mecanismo es el menos eficiente de todos los mecanismos identificados.

  24. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Empuje Gas Disuelto Este empuje es también conocido como empuje de gas en solución, empuje interno de gas, o mecanismo de depresionamiento. En este tipo de yacimientos, las principal fuente de energía es el resultados de la liberación de gas del crudo y su expansión a medida que la presión declina. A medida que la presión cae por debajo de la presión de burbuja, gas es liberado dentro de los poros. Esta burbujas se expanden y causa que el aceite y agua a salir del poro.

  25. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Empuje Capa de Gas Un yacimiento con capa de gas generalmente se beneficia, de algunamanera, del empuje de gas disuelto. Sin embargo, su principal fuente de energíaes la expansión de la capa de gas existente en la cima del yacimiento. Debido a sualtacapacidad del gas a expanderse a medidaque la presióndisminuye, la presión del yacimientodeclina lentamente.

  26. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Empuje de Acuifero La energia en el yacimientoesproporcionadapor la compresibilidad del acuifero en contacto con el hidrocarburo. A medidaque el aceiteesproducido, el acuifero se expande, soportando la caida de presión. Porsupuestoque el empuje del gas disuelto y la capa de gas contribuyen al mantenimiento de la energía del yacimiento. Existen dos tipos de acuiferos: de fondo y laterales.

  27. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Empuje Drene Gravitacional La diferencia de densidades entre el gas, aceite y aguacausaunasegregación natural en el yacimiento. Este mecanismosesreltaivamentedebil y lento, perollega a serbastanteefectivo a medio y largo plazo. Dos condicionesmejoransufuncionamiento: yacimientos con espesoresgrandes y altapermeabilidadesverticales.

  28. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Glover, P.: “FormationEvaluationMScCourse Notes”, Chapter 3

  29. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Glover, P.: “FormationEvaluationMScCourse Notes”, Chapter 3

  30. Comportamiento de Yacimientos Sep 21, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Glover, P.: “FormationEvaluationMScCourse Notes”, Chapter 3

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