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Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos Propiedades Volumétricas de los Fluidos

Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013. Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos Propiedades Volumétricas de los Fluidos.

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  1. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 • Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos • Propiedades Volumétricas de los Fluidos

  2. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Objetivo de Curso:

  3. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 • Propiedades de los Fluidos: • Saturación de Fluidos • Comportamiento de propiedades vs presión • Factor de Volumen Total • Clasificación de Fluidos • Etapas de Recuperación de Hidrocarburos • Mecanismos de Empuje

  4. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Saturación de Fluidos Se ha establecido la importancia de conocer la magnitud de la porosidad, debido a queproporciona la cantidad de fluidosque el yacimientopuedecontener. Asimismo, la cantidad de cadafase, estoes, gas , aceite y agua en el yacimientodebeserconocida;esdecir, el porcentaje del poroquecontieneestafase. A esteterminoque se le conocecomosaturación de fluidos y se representacomoporcentaje o fraccción del volumenporosoocupadoporunafase en particular.

  5. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Saturación de Fluidos En el caso de yacimientos de hidrocarburos (gas o aceite) raramente la saturaciónes del 100 %, debido a la existencia de aguacongénita. (Veaselascurvas de presióncapilar y permeabilidadrelativa). Donde k = o,g,w

  6. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Saturación de Fluidos Si dos fluidos o mas coexisten (i.e. aceite y agua), sudistribucióndepende de la mojabilidad de cadafase con el sólido de la formación. Generalmente, lasformacionessilisiclasticas son preferentementemojadasporagua. Las formacionescarbonatadas son preferentemojadasporaceite o con mojabilidadintermedia.

  7. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Saturación Irreductible de Fluidos Considerandoque los fludioshanalcanzado el equilibrio, estospresentaránunadistribución de acuerdo a sudensidad: Gas-Aceite-Agua, en forma general. La distribución de la faseaguainiciarádesde un 100 %, desde el contactoagua-aceite, hasta llegar a unasaturación irreducible en la parte superior del yacimiento. Estadistribución de saturación de aguaescontroladaporfuerzascapilares. (Yacimientos no fracturados)

  8. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Saturación Irreductible de Fluidos Estasaturación irreducible o congénitaesimportanteconocerlaporque reduce el espaciodisponible al flujo de gas y aceite. Estasaturaciónvaria con Litologia(permeabilidad). ExisteotroterminollamadoSaturacióncrítica, el cual se define como la saturaciónmínimaparaqueunafasefluya a través de un medioporos. ( se discutira en la definición de permeabilidadrelativa)

  9. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Saturación Crítica

  10. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Promedio Ponderado La saturación de fluidosesdiferentes en capasqueconformas el yacimiento. Saturación de agua Saturación de aceite Saturación de agua

  11. Comportamiento de Yacimientos Sep14, 2013 Propiedades Volumétricas: Bo, ( FormationVolume Factor, FVF) @ Temperatura constante. Etapa Bajosaturada p > pb Etapa Saturada p < pb Gas es liberado, al ritmo de su Rs Fluido se expande, debido a su compresibilidad. El Bo aumenta Todo el gas permanece en solución El aceite se encoge en el yac. El Bo disminuye

  12. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Propiedades Volumétricas: Rs, relación gas disuelto en el Aceite Etapa Bajosaturada p > pb Etapa Saturada p < pb Rs es constante Rs disminuye a medida que se libera gas en solución Todo el gas permanece en solución. Es el único que se produce, Qg = Qo * Rs Rs = R = RGA = GOR = Rp

  13. Comportamiento de Yacimientos Sep14, 2013 Propiedades Volumétricas: Bg, Factor de Volumen del Gas Etapa Saturada p < pb Etapa Bajosaturada p > pb Para yacimientos de aceite. El Bg tiene sentido en condiciones saturadas El Bg aumenta debido a que el gas se expande mas a medida que disminuye la presión. Un yac. a p y T estandar tendría un Bg = 1

  14. Comportamiento de Yacimientos Sep14, 2013 Propiedades Volumétricas: R, Relación Gas-Aceite Etapa Saturada p < pb Etapa Bajosaturada p > pb Si p > pb, Rs = R = RGA = GOR = Rp Efecto de Krc. Y Segregación de gas hacia la parte superior

  15. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Factor de Volumen Total: Para describir el comportamiento de un aceitepordebajo de la presión de saturación, esconvenienteexpresarlo en términos de factor de volumen total comofunción de la presión, Bt. Este esdefinidocomo la relación del volumen total de la mezcla de hidrocarburos, estoes, aceite y gas a unapresión y temperatura dada y el volumen de aceite a condiciones de tanque. Este factor, Bt, esconocidotambiencomo factor de volumen de dos fases.

  16. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Factor de Volumen Total: Nótesequearriba de la presión de saturación, no existe gas libre. La ecuación se reduce a la que describe el factor de volumen de aceite.

  17. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Bo para diferentes fluidos: encogimiento C. Witson,:”PhaseBehavior”, SPE Volume 20.

  18. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Bo: Encogimiento Diagrama de phase P-T para un fluídocrítico Grafica de Variación de volumen de líquido a Temperaturaconstante.

  19. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Relación Gas en solución Aceite: C. Witson,:”PhaseBehavior”, SPE Volume 20.

  20. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Tipos de Fluidos: McCain (2011) haceanalisis de 2828 resultadosobtenidos en laboratorioparaclasificarfluidosconsiderando la Relación Gas AceiteInicial a la presión de saturación y la densidad API. Muestraque los datos son dbastantedispersos y que la API no es un parametroconfiableparaclasificar los fluidos McCain, 2011,: “PetroleumReservoir Fluid PropertyCorrelation”

  21. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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 volatil: 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 tantoparavalores de 1,500 and 1,900 scf/STB, el tipo de fluido no puedeserdeterminado con estainformación. McCain, 2011,: “PetroleumReservoir Fluid PropertyCorrelation”

  22. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Tipos de Fluidos: Relación gas-liquido de 3,200 scf/STB marca la diferencia entre aceites volatiles y gas-condensado El cuadroazulmuestrafluidosconsideradoscomo gas-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”

  23. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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”

  24. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Mecanismos de Producción: En la recuperación de hidrocarburosesposibleidentificartresetapas de recuperación de aceite: RecuperaciónPrimaria, RecuperaciónSecundaria, RecuperaciónMejorada. 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.

  25. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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

  26. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Mecanismos de Producción. Cadayacimiento pose caracteristicassingualaresincluyendosuspropiedadesroca-fluido, geometria, ambiente de deposito y mecanismoprimario de empuje. En el estudio de diferentesyacimientos se 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

  27. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Existenseisimportantesmecanismos de producción. Estos son: 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 roca. A medida que la presión declina, estos tres componentes se expanden, debido a la naturaleza de su compresibilidad.

  28. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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.

  29. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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.

  30. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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 forza al aceite y agua a salir del poro.

  31. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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 cimadleyacimiento. Debido a sualtacapacidad del gas a expanderse a medidaque la presióndisminuye, la presión del yacimientodeclina lentamente.

  32. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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. Existem dos tipos de acuiferos: de fondo y laterales.

  33. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 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 tiempo. Dos condicionemejoransufuncionamiento: Yacimientos con espesoresgrandes y altapermeabilidadesverticales.

  34. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Glover, P.: “FormationEvaluationMScCourse Notes”, Chapter 3

  35. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Glover, P.: “FormationEvaluationMScCourse Notes”, Chapter 3

  36. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Mecanismos Primarios de Recuperación Glover, P.: “FormationEvaluationMScCourse Notes”, Chapter 3

  37. Comportamiento de Yacimientos Sep 14, 2013 Primer Código : Entregarlo el 19 de Sep antes de las 16 hrs…

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