Yacimientos de petrleo subsaturados

Son yacimientos que se encuentran en condiciones de presin y temperatura por encima del punto de burbujeo, donde no existe capa de gas inicial y el acufero es relativamente pequeo en volumen, por lo que el influjo de agua es despreciable. Por encima del punto de burbujeo se tiene que la relacin gas-petrleo producido ser igual a la relacin gas petrleo inicial, dado que todo el gas producido en la superficie debi haber estado disuelto en el yacimiento. Bajo estas suposiciones las "fuerzas" responsables del movimiento de hidrocarburos estn formadas por la "expansin de los fluidos" y la "reduccin del volumen poroso". Debido a que los depsitos de hidrocarburos se encuentran a profundidades del orden de los miles de pies, la presin de sobrecarga de los sedimentos comprime los fluidos contenidos en la roca. Cuando se perfora un pozo, la presin disminuye y el petrleo y el agua intersticial se expanden originando flujo de petrleo hacia el pozo. Esta disminucin en la presin tambin origina una contrastacin en el volumen poroso, lo cual ayuda a la expansin de los fluidos. "Drenaje por gravedad", o "segregacin gravitacional", puede ocurrir en este tipo de yacimientos, drenando el petrleo con gran eficiencia cuando se maneja adecuadamente. Dado que una parte del yacimiento puede tener la presin por debajo del punto de burbujeo y una parte por encima de este, puede ocurrir separacin del petrleo y del gas en una seccin.

En yacimientos con alta permeabilidad vertical, alto buzamiento, buenos espesores de arenas y bajas tasas de flujo, esta fuerza puede ser significativa, aunque deber actuar contra la retencin originada por las fuerzas capilares.Tericamente la fuerza de gravedad puede originar factores de recobro de hasta el 80%, produciendo el yacimiento a travs de pozos localizados en la parte ms baja de la estructura.

Sin embargo, cuando el "Drenaje por gravedad" no est presente en los yacimientos subsaturados, la eficiencia de recobro es muy baja y grandes cantidades de petrleo pueden quedarse en el yacimiento. La Tabla N1 muestra las caractersticas bsicas de este tipo de yacimiento.

Tabla N 1. Caractersticas de los yacimientos subsaturadosComportamiento de los yacimientos de petrleo subsaturado segn su diagrama de fases

En los yacimientos de punto de burbujeo, subsaturados o de gas disuelto, cuando el fluido se encuentra inicialmente en el punto C (3000 lpca y 75F), a la izquierda de la temperatura crtica y encima de la curva del punto de burbujeo. A medida que la produccin tiene lugar, la prisin en el yacimiento disminuye hasta que se comienza a formar vapor en el punto de burbujeo, C1 (2550 lpca), originndose entonces dos fases: vapor y lquido. Por debajo del punto de burbujeo aparecen burbujas o una fase de gas libre. Si contina la disminucin de la presin, continua tambin la vaporizacin del lquido, con lo cual aumenta la cantidad de vapor y disminuye la del lquido.

Mtodo volumtrico para el clculo de poesPara la cuantificacin de las reservas son utilizadas distintas metodologas, de acuerdo al desarrollo de los yacimientos y a la informacin geolgica y de ingeniera disponible. Entre los mtodos determinsticos se halla el mtodo volumtrico, el cual no estima como tal el volumen de las reservas, sino que est asociado a la determinacin de los hidrocarburos originales en sitio (Petrleo Original En Sitio POES, Gas Original en Sitio GOES, Condensado Original en Sitio COES).

Deduccin de la frmula:

El mtodo volumtrico utiliza valores puntuales que mejor representen a cada uno de los parmetros geolgicos que caracterizan el yacimiento. Partimos del concepto de que, en una arena, una fraccin de su volumen total corresponde al volumen poroso, y a la vez, una fraccin de ese volumen poroso ser ocupado por cierta cantidad del fluido, en este caso, de hidrocarburo.

Por lo general se tendr entre los datos la saturacin de agua y no la de petrleo, pero en un yacimiento de agua y petrleo stas estn relacionadas.

La saturacin y porosidad son adimensionales, as que el volumen del petrleo queda expresado en las mismas unidades del volumen bruto (Acre*pie). El factor 7758 permite convertir los Acre*pie en barriles, pero todas estas son condiciones de yacimiento, as que toman el valor de barriles de yacimiento BY:

Sin embargo, nos interesa cuantificar este volumen de petrleo a condiciones de superficie, llamadas condiciones normales o fiscales (14,7 psi, 60F), por eso la frmula incluye el Bo que es el volumen de yacimiento, medido a condiciones de yacimiento, que es ocupado por un barril a condiciones estndar de petrleo y su gas disuelto.

Es posible determinar el volumen de petrleo para cualquier instante particular de la produccin, y segn la evolucin de del yacimiento el Bo va a cambiar como funcin de la presin. Pero para determinar el volumen inicial del petrleo, POES (petrleo original en sitio) se utiliza el Boi (Bo inicial).

Dnde: POES: Petrleo original en Sitio (BN) Vb: Volumen bruto de la arena (acre*ft) : porosidad, adimensional expresada en fraccin Soi : saturacin inicial de petrleo, adimensional expresada en fraccin Bo: factor volumtrico de formacin de petrleo (BY/BN)El mtodo volumtrico tiene bsicamente dos aplicaciones, que son:

Aplicacin determinstica. Aplicacin probabilstica.

Aplicacin determinstica, sabemos que hablamos de un resultado, de una ecuacin que nos da un valor. Aplicacin probabilstica, estamos hablando de una gran cantidad de resultado, una probabilidad; de que tan probable es que el valor sea igual a este valor, o que sea mayor o menor igual a ese valor.

Entonces, s quiero obtener un nuevo resultado determinstico de un mtodo volumtrico agarro la ecuacin del POES y con un valor para cada una de estas variable, calculo el POES y as se obtiene un valor, un resultado determinstico. Cmo calculo cada uno de los valores, si se va a calcular el volumen bruto puedo utilizar algn mtodo volumtrico, a travs de las siguientes ecuaciones:

Clculo del Petrleo Original En Sitio (POES):El Petrleo Original En Sitio se calcula usando la siguiente ecuacin:POES = 7.758 * A * e * * Soi * 1/BoiUna vez obtenido el POES, al aplicarle el Factor de Recobro, se obtienen las Reservas de Petrleo Recuperables Originales.

Determinacin de recuperacin del petrleoRecuperacin PrimariaDurante este perodo, el petrleo se drena naturalmente hacia los pozos bajo el efecto del gradiente de presin existente entre el fondo de los pozos y el seno del yacimiento. En muchos yacimientos profundos la presin es mayor que la presin hidrosttica, lo que hace que el petrleo llegue a la superficie con el solo aporte energtico del yacimiento. A medida que se expanden los fluidos en el yacimiento, la presin tiende a bajar en forma ms o menos rpida segn los mecanismos involucrados. En ciertos casos, puede existir un mecanismo de compensacin natural que reduzca notablemente la velocidad de decaimiento de la presin, como la compactacin de sedimento (subsidencia), la migracin de un acufero activo o la lenta expansin de una bolsa de gas. Cuando el pozo no es eruptivo o cuando la presin se ha reducido, se necesita un aporte externo de energa para disminuir la presin en el fondo del pozo. O bien se bombea el crudo desde el fondo del pozo, o bien se utiliza el mtodo del levantamiento con gas; este consiste en inyectar gas en el fondo del pozo de tal forma que el fluido producido sea una mezcla de gas y petrleo de densidad suficientemente baja para llegar a la superficie bajo el efecto de la presin del yacimiento.El perodo de recuperacin primaria tiene una duracin variable, pero siempre se lleva a cabo, ya que permite recoger numerosas informaciones sobre el comportamiento del yacimiento, las cuales son de primera importancia para la planificacin de la explotacin ulterior. La recuperacin primaria se termina cuando la presin del yacimiento ha bajado demasiado, o cuando se estn produciendo cantidades demasiado importantes de otros fluidos (gas, agua). El porcentaje de recuperacin primaria del crudo originalmente en sitio es en promedio del orden de 10-15% pero puede ser tan bajo como 5% en yacimientos sin gas disuelto o alcanzar 20% y an ms en yacimientos que poseen una baja permeabilidad y una bolsa de gas o un acufero activo.Antao se explotaba el yacimiento en recuperacin primaria hasta que los gastos de explotacin se vuelvan prohibitivos, en cuyo momento se pasaba a los mtodos de recuperacin secundaria. Hoy en da se inician las operaciones de recuperacin secundaria mucho antes de llegar a este punto, y la escogencia del mtodo de explotacin en un yacimiento o en una parte de un yacimiento obedece a criterios de optimizacin.Recuperacin SecundariaLos mtodos de recuperacin secundarios consisten en inyectar dentro del yacimiento un fluido menos costoso que el petrleo para mantener un gradiente de presin. Estos fluidos se inyectan por ciertos pozos (inyectores), y desplazan o arrastran una parte del petrleo hacia los otros pozos (productores).Hasta el principio de los aos 70, el bajo precio del crudo haca que los nicos fluidos susceptibles de inyectarse econmicamente eran el agua, y en ciertos casos el gas natural.El drenaje por agua permite elevar la recuperacin del aceite originalmente en sitio hasta un promedio de 25-30%, con variaciones desde 15 hasta 40% segn los casos.

Recuperacin Terciaria y/o MejoradaDespus de las recuperaciones primaria y secundaria, el yacimiento contiene todava 60-80% (promedio 72%) del crudo originalmente en sitio. Esto se debe a que la eficiencia de los mtodos de recuperacin primaria y secundaria est limitada por dos factores:- A la escala de los poros, el crudo alcanza una saturacin residual suficientemente baja para encontrarse en forma de glbulos discontinuos, atrapados por las fuerzas capilares.- A la escala del yacimiento existen ciertas zonas en las cuales el fluido inyectado durante la recuperacin secundaria no penetra, por la baja permeabilidad de estas zonas, porque siguen caminos preferenciales, o porque la geometra de implantacin de los pozos no es favorable.Con el aumento del precio del crudo en la dcada de los 70, ya se volvi econmico inyectar otra cosa que agua con el propsito de aumentar la recuperacin final y se realizaron numerosas investigaciones en este sentido.Entre los mtodos cuyo propsito es mejorar la eficiencia del desplazamiento mediante una reduccin de las fuerzas capilares, se pueden citar la utilizacin de solventes miscibles con el crudo y la obtencin de baja tensin interfacial con soluciones de surfactantes o soluciones alcalinas. Para mejorar la eficiencia de barrido se puede reducir la viscosidad del crudo mediante calentamiento, aumentar la viscosidad del agua con polmeros hidrosolubles, o taponar los caminos preferenciales por ejemplo con espumas.Los mtodos actualmente propuestos para la recuperacin mejorada involucran uno o varios de estos aspectos. En lo que se refiere a la utilizacin de surfactantes, se destacan los siguientes:- Drenaje miscible con microemulsiones- Drenaje inmiscible con soluciones de surfactantes y polmeros (y a veces lcali)- Inyeccin de vapor con surfactante - espumasMETODOS DE RECUPERACION MEJORADASe clasifica como recuperacin mejorada cualquier mtodo que se aplique o bien despus de la recuperacin secundaria por drenaje al agua (es entonces terciario) o bien en lugar de los mtodos convencionales de recuperacin secundaria por inyeccin de agua. La tendencia actual es aplicar estas tcnicas antes de que se termine el drenaje con agua y an desde el principio del drenaje con agua.Estos mtodos se dividen en dos grandes clases: los mtodos trmicos y los mtodos de inyeccin de agua con productos qumicos.Mtodos trmicos- Inyeccin cclica de vapor (huff and puff)- Inyeccin contina de vapor (steam drive)- Combustin in situLos tres mtodos son empleados en la actualidad, y la mayor experticia reside en los campos de California y Venezuela en lo que se refiere a los dos primeros mtodos. El tercero ha sido probado pero es difcil de controla ry no se est utilizando comercialmente.Consisten esencialmente en inyectar energa y agua en el yacimiento, con el fin de reducir notablemente la viscosidad del crudo.Son mtodos de aplicacin casi imprescindible para crudos pesados y extrapesados.Mtodos qumicos- Mtodos miscibles (solventes, CO2, microemulsiones)- Mtodos de baja tensin (surfactante)- Mtodos alcalinos- Inyeccin de agua viscosa (polmeros)- Combinacin de los tres anteriores (ASP)Yacimientos volumetricos de petroleo subsaturadoSuponiendo que no existe inyeccion de fluidos al yacimiento, la forma lineal de la EBM como se expresa en la ecuacion 8.34 es:

Dependiendo de las condiciones impuestas, en esta ecuacin pueden desaparecer varios trminos asociados al mecanismo de empuje del yacimiento. As por ejemplo, las condiciones asociadas para un yacimiento volumtrico y subsaturado son las siguientes:(Pues el yacimiento es volumtrico)(Porque el yacimiento es subsaturado)(Puesto que todo el gas producido se encuentra disuelto en el petrleo)Aplicando estas condiciones a la ecuacin 8.34, resulta:

O bien:

Con

Donde N es el petrleo inicial in situ, BN; pi, la presin inicial del yacimiento; y la presin volumtrica promedio del yacimiento.Cuando se descubre un nuevo yacimiento, uno de los principales retos del ingeniero de yacimientos es determinar si puede clasificarse como un yacimiento volumtrico, esto es, We = 0. La forma clsica para resolver esta incgnita es ensamblar todos los datos de produccin, presin y pVT que se requieren para evaluar la parte derecha de la ecuacin 8.38.El termino

Para cada presin y tiempo de observacin se requiere representar grficamente en funcin del petrleo acumulado que se ha producido Np (o en funcin del tiempo), como se muestra en la figura 8.3.14

Dake sugiri que este grafico puede tomar dos formas diferentes, las cuales son:

Todos los puntos calculados de caen en una lnea recta

horizontal y estn representados por la lnea A en la figura 8.3, la cual significa que el yacimiento puede ser clasificado como volumtrico. Esto describe un yacimiento que produce nicamente por agotamiento y cuya energa viene solamente de la expansin de la roca, del agua connata y del petrleo. Adems, la ordenada del grafico determina el petrleo inicial in situ N.

Alternativamente, si los valores calculados del termino

aumentan, como se muestra en la figura 8.3 en las curvas B y C, esto indica un aumento de la energa en el yacimiento por intrusin de agua, compactacin anormal de los poros y por la combinacin de ambos. La curva C de la figura 8.3 puede representar un yacimiento con un fuerte empuje de agua donde el acufero acta con un comportamiento infinito, mientras que B podra ser un acufero que ha alcanzado el lmite exterior y que se agota al mismo tiempo que el yacimiento. La tendencia hacia abajo en los puntos de la curva B, a medida que aumenta el tiempo, indica el grado de disminucin de la energa ocasionada por el acufero. 14

Dake sealo que un yacimiento con empuje de agua, la forma d de la curva,

esto es, Vs. Tiempo, depende altamente de la tasa de produccin.

Por ejemplo, si el yacimiento est produciendo a una tasa mayor que la tasa de

Intrusin de agua, los valores calculados de disminuirn, revelando

una falta de energa causada por el acufero, mientras que si la tasa decrece, sucede lo contrario y los puntos se elevaran.

Similarmente, la ecuacin 8.35 puede usarse para verificar las caractersticas del mecanismo de empuje del yacimiento y para determinar el petrleo inicial in situ. Un grfico de los fluidos producidos F versus el termino de expansin

dar como resultado una lnea recta que pasa a travs del origen siendo N la pendiente. Es importante sealar que el origen es un punto necesario, por cuanto es un punto fijo que sirve para guiar el grafico de la lnea recta, como se muestra en la figura 8.4.

La interpretacin de esta tcnica es muy til ya que se espera una relacin lineal para el yacimiento y, sin embargo, si la trama resulta no ser lineal, entonces esta desviacin puede ser un diagnstico para la determinacin de los mecanismos actuales en el yacimiento.

Una recta en el grfico de los fluidos producidos F versus indica que el campo est produciendo bajo un comportamiento volumtrico, esto es, no hay entrada de agua y estrictamente su produccin se debe al agotamiento de la presin, y a la expansin de los fluidos. Por otro lado, una trama no lineal indica que el yacimiento debe ser caracterizado como un yacimiento de empuje por agua.

Ejercicio:

Se tienen los siguientes datos pVT y de produccin de un yacimiento volumtrico subsaturado:

Se tienen adems los siguientes datos:

Calcular el petrleo inicial usando la EBM y comparar con el valor del estimado volumtricamente.Solucin:

Paso 1: se calcula la expansin del agua inicial y la reduccin en el volumen poroso usando la ecuacin 8.39:

Paso 2: se construye la siguiente tabla:

Paso 3: se construye el grafico de F Vs en escala cartesianacomo se muestra en la figura 8.5.

Paso 4: se traza la mejor lnea recta a travs de los puntos y se determina la pendiente, la cual resulta ser: N=257 MMBN

Al comparar este resultado (257 MMBN) con el obtenido volumtricamente (270.6 MMBN), se observa que el valor obtenido del balance de materiales es menor que el volumtrico, lo cual puede deberse a petrleo atrapado en regiones no drenadas o a regiones en el yacimiento de baja permeabilidad. El valor obtenido de la EBM se conoce como petrleo efectivo o activo inicialmente in situ.

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIORUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTA DE LOS LLANOS OCCIDENTALES EZQUIEL ZAMORABARINAS. ESTADO-BARINAS

YACIMIENTOS DE PETROLEO SUBSATURADOS

BACHILLERES:ZABALA FRANCISCO. C.I: 20.477.207RIVAS MILAGROSSUB-PROYECTO: INGENIERIA DE YACIMIENTOS I

BARINAS.JULIO DEL 2013INTRODUCCINLos yacimientos de petrleo subsaturados, son yacimientos que se encuentran en condiciones de presin y temperatura por encima del punto de burbujeo, donde no existe capa de gas inicial y el acufero es relativamente pequeo en volumen. Estos se encuentran en la zona donde solo existe petrleo con gas en solucin, lo cual puede determinarse por medio del diagrama de fases para as obtener un conocimiento de la presin y la temperatura a la que se encuentra.A medida que la presin del yacimiento disminuye tendremos una idea de cul de los tres tipos de recuperacin utilizar, estos son: la recuperacin primaria, la recuperacin secundaria y por ltimo la recuperacin terciaria o mejorada. Estas se basan en el agotamiento de energa que sufre el yacimiento, obteniendo as un conocimiento amplio del tipo de fluido a inyectar para lograr una produccin eficiente.En muchos de los yacimientos la presin es mayor que la presin hidrosttica, lo que hace que el petrleo llegue a la superficie con el solo aporte energtico del yacimiento, y a medida que los fluidos se expanden la presin tiende a disminuir. Por tal motivo es de gran importancia conocer esta informacin para as tener presente el mtodo a ejecutar.Por otra parte el balance de materiales para estos yacimientos es de gran importancia debido a que no se produce intrusin de agua, ya que el acufero generalmente es muy pequeo o no existe. Esto se denomina como un yacimiento volumtrico.A continuacin se ampliara un poco esta informacin para as comprender un poco ms sobre el comportamiento de dichos yacimientos y los diversos mtodos de recuperacin.

DESARROLLO

CONCLUSINCuando el fluido se encuentra inicialmente a 3000 lpca y 75F, a la izquierda de la temperatura crtica y encima de la curva del punto de burbujeo, tendremos un yacimiento subsaturado y a medida que la produccin tiene lugar, la presin disminuye hasta alcanzar una presin de 2550 lpca por debajo de la presin de burbuja, en la cual se presentan dos fases, lquido y vapor.Por tal motivo podemos utilizar la recuperacin primaria cuando el pozo no es eruptivo o cuando la presin se ha reducido, se necesita un aporte externo de energa para disminuir la presin en el fondo del pozo. O bien se bombea el crudo desde el fondo del pozo, o bien se utiliza el mtodo del levantamiento con gas; este consiste en inyectar gas en el fondo del pozo de tal forma que el fluido producido sea una mezcla de gas y petrleo de densidad suficientemente baja para llegar a la superficie bajo el efecto de la presin del yacimiento.Los mtodos de recuperacin secundaria consisten en inyectar fluidos (generalmente agua) al pozo con la finalidad de mantener el gradiente de presin. Dichos fluidos son inyectados y distribuidos por los pozos inyectores para desplazar los fluidos a los pozos productores.Mientras que los mtodos de recuperacin terciaria cuyo propsito es mejorar la eficiencia de desplazamiento mediante la reduccin de las fuerzas capilares, utilizando solventes miscibles en el crudo, as como tambin las soluciones surfactantes o alcalinas para obtener una baja tensin interfacial.Y por ultimo el balance de materiales para yacimientos subsaturados, nos permite determinar con exactitud los resultados dados por medio de un conjunto de ecuaciones, las cuales darn respuestas a las inquietudes presentadas, para lograr con descubrir su comportamiento.

BIBLIOGRAFIA http://yacimientos-de-petroleo.lacomunidadpetrolera.com/2009/01/caractersticas-de-los-yacimientos.html http://industria-petrolera.lacomunidadpetrolera.com/2008/12/aplicaciones-del-mtodo-volumtrico.html http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S357C.pdf