COMPORTAMIENTO DE YACIMIENTOS I

UNIDAD 1INTRODUCCION

. MELÉNDEZ PÉREZ FELIPE DE JESÚS

. NINO DÍAZ IVÁN

. RAMÍREZ ESCALERA CHAYANE ALBERTO. ROMERO JACOBO CHRISTHIAN ALONDRA.

1.1 Objetivos, métodos, limitaciones

La ingeniería de yacimientos tiene como objetivo aplicar técnicas de ingeniería para estudiar los yacimientos y conocer su comportamiento bajo diferentes mecanismos de flujo. Esto permitirá llevar a cabo una explotación racional de los mismos. Puesto que el contenido de hidrocarburos de los yacimientos y su producción son fundamentales para toda la actividad de la ingeniería petrolera, la ingeniería de yacimientos ha llegado a ser una parte muy importante dentro de la explotación de dichos hidrocarburos. En los planes de estudio de la carrera de ingeniero petrolero se han incluido seis cursos sobre esta especialidad, siendo dos de ellos expectativos.

Símbolo Unidades factibles de usarse.

A = Área. M2

Bg = Factor de volumen del gas.

M3g @ c.y

M3g @ c.y

Bo = Factor de volumen del aceite.

M3 (o + ʃd) @ c.yM3 o @ c.s

Bt = Factor de volumen de las dos fases Bt= Bo + Bg (Rsi – Rs)

M3 (o + gd + gl) @ c.y

M3o @ c.s

Bw = Factor de volumen del agua.

M3 (w + gd) @ c.y

M3w @ c.s

C = Compresibilidad. (kg/cm2)-1

Ct = Compresibilidad total del sistema (o Cavg)

(kg/cm2)-1

Cf = Compresibilidad de la formación.

(kg/cm2)-1

Cg = Compresibilidad del gas.

(kg/cm2)-1

1.2DEFINICION DE YACIMIENTO.

Un yacimiento, depósito o reservorio petrolífero, es una acumulación natural de hidrocarburos en el subsuelo, contenidos en rocas porosas o fracturadas (roca almacén). Los hidrocarburos naturales, como el petróleo crudo y el gas natural, son retenidos por formaciones de rocas suprayacentes con baja permeabilidad. Algunos ejemplos son el yacimiento del litoral de Tamaulipas (México) o la Franja del Orinoco (Venezuela).

Yacimiento es el lugar donde se hallan naturalmente las rocas, minerales, gases o fósiles (yacimiento geológico), o el sitio donde se encuentran restos arqueológicos (yacimiento arqueológico).

Los yacimientos geológicos, son formaciones que presentan una concentración de materiales geológicos inusualmente elevada en comparación al resto de la corteza terrestre. Dada la cantidad y calidad de los materiales, un yacimiento puede justificar su análisis para determinar la posibilidad de su explotación comercial.

Los yacimientos arqueológicos, por su parte, son lugares con una amplia concentración de restos (materiales, estructuras, utensilios, etc.) susceptibles de estudio para la arqueología. Los restos pueden encontrarse sobre la superficie o enterrados.

1.3 Diferentes clasificaciones de yacimientos

de hidrocarburos y acuífero, así

como reservas de hidrocarburos

Las clasificaciones de los yacimientos de hidrocarburos son varias y dependen de varios elementos:

Yacimientos según el tipo de roca almacenadora

Yacimientos según el tipo de trampa Yacimientos según el tipo de fluidos

almacenados Yacimientos según el tipo de presión original Yacimientos según el tipo de empuje

predomínate

Yacimientos según el tipo de roca almacenadora

Arenas: cuya porosidad se debe a la textura de los fragmentos; pueden ser arenas limpias o sucias (con cieno, limo, lignita, bentonita, etc.)Calizas detríticas: formados por la acumulación de fragmentos de calizas o dolomíasCalizas porosas cristalinas: su porosidad se debe principalmente a al fenómeno de disolución.Calizas fracturadas: su porosidad principalmente se debe a la presencia de fracturas.Calizas oolíticas: su porosidad se debe a la textura oolítica, con intersticios no cementados o parcialmente cementados.Areniscas: son arenas con un alto grado de cementación debido a materiales calcáreos, dolomíticos o arcillosos.

Yacimientos según el tipo de trampa

Estructurales: anticlinales, diferencia de espesor, fallas, penetración de domos salinos.Estratigráficos: debido a cambios de facies o discordanciasCombinados.

YACIMIENTOS SEGÚN EL TIPO DE FLUIDOS ALMACENADOS

Yacimientos de aceite y gas disuelto: todos los yacimientos de aceite contienen gas disuelto; cuando la presión inicial es mayor que la presión de saturación (Pi>Pb) todo el gas original se encuentra disuelto en el aceite.

Yacimientos de aceite, gas disuelto y gas libre: algunos yacimientos de aceite contiene gas libre desde el principio de su explotación; en este caso la presión inicial es menor que la presión de saturación (Pi<Pb) y el espesor de la zona de transición depende de la permeabilidad.

Yacimiento de gas seco: sus condiciones de presión, temperatura y composición son tales que durante su vida productiva el gas está en una sola fase, tanto en el yacimiento como en la superficie

Yacimiento de gas húmedo: sus condiciones originales de presión, temperatura y composición son tales que durante su vida productiva el gas está en una sola fase en el yacimiento, pero en la superficie se recupera en dos fases.

Yacimiento de gas y condensado: sus condiciones originales de presión temperatura y composición son tales que en cierta etapa de la explotación se presenta el fenómeno de condensación retrógrada (que ocurre cuando un gas a alta presión se expande) perdiendo su capacidad de disolver líquidos (pasa a comportarse como un gas con la moléculas distanciadas) y los componentes pesados se desprenden. Esto es perfectamente ´´normal´´ y su producicion es en dos fases en la superficie

YACIMIENTOS SEGÚN EL TIPO DE PRESIÓN ORIGINAL Yacimiento de aceite bajo

saturado: su presión original es mayor que la presión de saturación (éste es el caso de los yacminetos de aceite y gas disuelto). Arriba de esta presión todo el gas presente está disuelto en el aceite. Se caracteriza por no liberar gas al abatirse la presión.Yacimiento de aceite saturado: su presión original es igual o menor que la presión de saturación. El gas presente puede estar libre y disuelto. Con pequeños abatimientos de presión se liberan grandes cantidades de gas.

YACIMIENTOS SEGÚN EL TIPO DE EMPUJE PREDOMINANTE

por expansión de los fluidos de las rocas: ocurre en los yacimientos bajosaturados (Pi>Pb). Al ocurrir el contacto de las presiones atmosféricas con la del yacimiento, ocurre la expansión de ellos propiciando el movimiento de los hidrocarburos hacia el punto de la menor presión incidiendo en los fluidos como en la roca misma.

por expansión del gas disuelto liberado: ocurren en los yacimientos saturados (Pi<Pb)

por expansión del gas: ocurre en los yacimientos de gas; el gas remanente tiende a fluir ocupando el espacio dejado por los hidrocarburos extraidos.

Por segregación gravitacional: ocurre en pozos terminados en la parte más inferior del yacimiento; el aceite tiende a llegar a la boca del pozo por escurrimiento.Por empuje hidráulico: cuando el acuífero es demasiado grande en relación a los hidrocarburos, empuja a estos hacia los pozos productores sin importar el empuje que ejercerá el gas sobre el aceite.

Por empuje combinados: mediante la combinación de dos o más de los empujes anteriores.

Por empujes artificiales: se refiere a las inyecciones de cualquier tipo de fluido hacia el yacimiento. Los mas usuales son agua tratada y nitrógeno. Con estas inyecciones se busca barrer el aceite entrampado hacia pozos testigos y resarcir la perdida de presión del yacimiento debido al agotamiento originado por la explotación de los hidrocarburos.

Las reservas de hidrocarburos son los volúmenes de petróleo crudo, condensado, gas natural y líquidos del gas natural que se pueden recuperar comercialmente de acumulaciones conocidas, desde una fecha determinada en adelante.

Las reservas son clasificadas generalmente por los Ministerios de Energía de cada país. El Ministerio de Energía y Petróleo clasifica las reservas en tres tipos:

Reservas Probadas. Reservas Probables. Reservas Posibles.

Reservas probadas

Son volumen de hidrocarburos contenido en los yacimientos, los cuales han sido constatados mediante pruebas de producción, que, según la información geológica y de ingeniería de yacimientos, pueden ser producidos comercialmente; es decir, hay pruebas de producción que me indica, que ese petróleo está ahí con una curva de declinación de producción. Por ejemplo; se puede determinar las reservas con un balance de materiales o con una simulación de yacimiento.

Reservas probables

Volúmenes contenidos en áreas donde la información geológica y de ingeniería indica, desde el punto de vista de su recuperación, un grado menor de certeza comparado con el de las reservas probadas. Al decir un grado menor de certeza, se refiere, a lo mejor que ya no estoy produciendo de ahí; pero hay unos parámetros que me indica, que si puede haber este petróleo y que si lo puedo producir.

Entonces las reservas probables pueden ser estimadas suponiendo condiciones económicas futuras favorables; es decir, a lo mejor no puede ser ahorita pero en el futuro si, diferente a las utilizadas para las reservas probadas

Reservas posibles

Volúmenes contenidos en áreas donde la información geológica y de ingeniería indica, desde el punto de vista de su recuperación, un grado menor de certeza comparado con el de las reservas probables.

Estas estimaciones se hacen cuando se suponen condiciones económicas y gubernamentales futuras favorables, si se utilizan métodos probabilísticos para su estimación, estas deben tener por lo menos un 10% de probabilidades de éxito.

ACUIFEROS Un acuífero es un conjunto de rocas que contienen y pueden proporcionar agua bajo ciertas condiciones.Según la estructura geológica de los materiales que conforman los acuíferos y las condiciones hidráulicas del agua que contienen pueden ser:

Acuíferos libres: En estos acuíferos existe una zona impermeable que sirve de base a una zona permeable saturada de agua. Más arriba, existe una franja permeable. 

Acuíferos confinados: En este caso, la roca permeable queda confinada por encima y por debajo en terrenos impermeables. Todo el espesor del acuífero está saturado de agua y la presión de agua en los poros o fisuras es mayor que la atmosférica.

Acuíferos semiconfinados: En los acuíferos semiconfinados, una de las rocas encajantes no es totalmente impermeable y permite cierta transmisión de aguaa través de ella.

RESERVAS DE HCAño Reservas CambioTotales Probadas2004 48 040 18 895 —2005 46 914 17 649  2.34%2006 46 417 16 469  1.05%2007 45 376 15 514  2.24%2008 44 482 14 717  1.97%2009 43 562 14 307  2.06%2010 43 074 13 992  1.12%2011 43 073 13 796  0.002%2012 43 837 13 810  1.77%

Espesor de Arena Petrolífera Neta: Es la parte del espesor bruto del yacimiento que contribuye al recobro de petróleo y se define mediante los siguientes criterios: límite más bajo de porosidad, límite más bajo de permeabilidad, límite más alto de saturación de agua.

Porosidad: Es la fracción del volumen total de una muestra que se encuentra ocupada por espacios vacíos.

Permeabilidad: Es una medida de la facilidad con la cual una formación permite a los fluidos pasar a través de la misma.

Permeabilidad Relativa: Si una formación contiene dos o más fluidos inmiscibles, y se encuentran fluyendo a la vez; cada fluido tiende a interferir con el flujo de los otros.

1.4.Conceptos básicos ´de la ingeniería de yacimientos.

Movilidad: Se conoce como el cociente de las relaciones de permeabilidad/viscosidad (κ/µ) de un fluido desplazarte con respecto a otro fluido desplazado.

Saturación de Fluidos: Se denomina Saturación a la fracción del espacio poroso ocupado por el fluido. Por definición, la suma de la saturación es 100%.So + Sg + Sw = 100%La saturación de petróleo incluye todo el gas disuelto en el petróleo, mientras que la saturación de gas consiste solo de gas libre, todo reservorio de hidrocarburo contiene algo de agua.

Factor Volumétrico de Petróleo: Está definido como el volumen de reserva de crudo requerido para producir un barril de petróleo y llevarlo al tanque de almacenamiento.

Factor Volumétrico de Gas: Está definido como el volumen de gas a condiciones de la reserva requeridos para producir un “estándar” pie cúbico de gas en la superficie.

Resistividad: La resistividad de un material es el recíproco de su conductividad y es comúnmente usado para definir la habilidad de un material para conducir la corriente.

Petróleo Originalmente en Sitio (POES): Se refiere a la cantidad de petróleo que existe en un yacimiento al inicio de su explotación.

Recuperación Secundaria: Consiste en ir incrementando la presión del yacimiento mediante la inyección de gas o agua en la roca del yacimiento.

Recuperación Mejorada: Es la recuperación de aceite de un yacimiento utilizando otros medios aparte de la presión natural del yacimiento.

Mapa Estructural: Mapa donde se representan todas las formaciones geológicas, como son las fallas, anticlinales; también muestran la existencia de los pozos en un área.

Mapa Isópaco: Mapa donde se muestra la extensión de área y variación de espesor de unidades estratigráficas, usado en exploraciones geológicas de petróleo y análisis de estructuras de subsuelo, en la rama petrolera, este mapa muestra los contactos gas-petróleo y agua-petróleo.

Reservas: Es el volumen de hidrocarburo que, de acuerdo a la información geológica y de ingeniería disponible, presenta alta probabilidad (90%) de ser recuperados bajo condiciones económicas y de abandono de los pre-establecidas.

Pozo Exploratorio: Primer pozo que se perfora en un yacimiento con el fin de encontrar petróleo o gas.

Pozo de Desarrollo: Es el pozo que se perfora en un yacimiento ya delimitado.

Pozo de Avanzada: Es el pozo que se perfora cerca de otro ya productor para determinar los límites del yacimiento.

1.4.1 limitantes físicos y convencionalesLimite Físico:

aquel definido por algún accidente geológico aquel definido por algún accidente geológico

como fallas, discordancias, entre otros.

como fallas, discordancias entre otros.

1.4.2 FACTOR DE RECUPERACIÓN DE FLUIDO El Factor de Recuperación de los yacimientos depende de

muchas variables, entre las que destacan: Tipo de empuje predominante en el yacimiento.- Proceso de Explotación: declinación natural, recuperación secundaria, recuperación mejorada, etc.

1.4.3 Plano equivalente o de referencia Es una línea horizontal imaginaria que divide al yacimiento en dos

partes iguales La finalidad de este plano es la de llevar los valores de todos los parámetros empleados referidos a esta profundidad, ya que tanto las propiedades de la roca, como de los fluidos, se encuentran en función de la presión.

1.4.4 Presión Media del Yacimiento

Este parámetro es empleado para determinar un valor de presión promedio, el cual debe ser representativo de la presión en todo el yacimiento, esto se debe a que en la ecuación de balance de materia, se emplea un diferencial de presión el cual debe ser un valor promedio de todo el yacimiento. Debido a que la presión del yacimiento varía entre un punto y otro, tanto arealmente como verticalmente, se requiere hacer un promedio en la presión.