miércoles, 21 de octubre de 2009

Mecanismos de producción


En el campo petrolero cuando nos referimos a producción, siempre estaremos considerando la construcción de modelos dinámicos que permitan conocer el comportamiento de los fluidos contenidos en las rocas, cuantificar los volúmenes de hidrocarburos, cuánto de éstos son recuperables y por lo tanto tomar decisiones acerca de los procesos o mecanismos a emplear para extraer de manera exitosa e interesada el petróleo y gas o ambos en combinación. Este éxito va a depender más que de un potencial humano, de la tecnología que pueda ofrecerse en el competente mercado y lo más importante, no sólo que esté disponible sino además asequible.
Así que, la producción de los hidrocarburos no parece en la mayoría de las veces un proceso sencillo, es por ello que se invoca la suma importancia de los datos de PVT para la aplicación de una ecuación que permite cuantificar los efectos de los mecanismos de producción a medida que ocurre la declinación de la producción o vaciamiento. Esta ecuación es denominada Ecuación de Balance de Materiales y se expresa a continuación:

Vaciamiento = Mecanismos de Producción

¿Cuáles son los mecanismos de producción?

  • Compresibilidad de la roca y de los fluidos.
  • Liberación de gas en solución.
  • Segregación gravitacional.
  • Empuje por capa de gas.
  • Empuje hidráulico.
  • Inyección de fluidos.
Compresibilidad de la roca y de los fluidos

Cuando la presión interna del fluido en los poros de una roca yacimiento, acostumbrada a ser sometida a la presión de las capas suprayacentes por la acumulación constante de sedimentos, se reduce, ocurre que el volumen total de la roca disminuye mientras que el volumen de la matriz mineral o material sólido aumenta, tendiendo a reducir por consiguiente la porosidad. Esto ocurre debido a la compresibilidad de la roca, cuando es sometida a una reducción de presión, la misma va a expandirse hacia la zona de menor esfuerzo y en este caso de trata hacia el poro.
Mientras que los fluidos, sin importar citar alguno en particular, se expanden, aumentando su volumen. Para calcular este volumen total hacemos uso de la siguiente ecuación, siempre considerando que el yacimiento se encuentra por encima de la presión de burbuja:

V = Vi*[1+ c*(Pi - P)]; donde c es la compresibilidad del fluido.

C = - dV/(V *dp)

Y si se quiere expresar en factor volumétrico de formación de petróleo:

βo = βi*[ 1 + c*∆P] ;

Los gases están gobernados por una ecuación de estado, así que su compresibilidad será dada de la siguiente manera:

Cg = (1/P) - (dZ/Z*dP)

Liberación de gas en solución

También podemos referirnos a este mecanismo en los términos siguientes: Empuje por gas en solución, empuje por gas disuelto, empuje por gas interno. La principal fuente de energía es el resultado de la liberación de gas del petróleo y la subsecuente expansión del gas en solución a medida que disminuye la presión, cuando ésta pasa el punto de burbuja, las burbujas son liberadas dentro del diminuto espacio poroso. Producto de la expansión de la burbujas, éstas obligan al petróleo a salir del poro, como se muestra en la siguiente figura:


Segregación gravitacional

La segregación gravitacional ocurre en yacimientos de petróleo como resultado de la diferencia de densidades de los fluidos del yacimiento, los cuales han estado sujetos a las fuerzas de gravedad. Debido al largo período de tiempo que toman los procesos de migración y acumulación se asume que los fluidos están en equilibrio y de ser así entonces, los contactos agua-petróleo y gas-petróleo son esencialmente horizontales (ver figura adjunta). En este mecanismo de producción actúan principalmente las fuerzas gravitacionales, pero también las viscosas y capilares. Existe una propiedad de la roca que depende de la disposición de los granos y por tanto de la dirección, es definida como la capacidad que tiene la roca de dejar pasar fluidos a través de ella, denominada permeabilidad. En este tipo de mecanismo las condiciones de desplazamiento vertical deben ser favorables, centrando entonces la atención en la alta permeabilidad vertical. Otros factores que permiten una menor resistencia al flujo son el ángulo de buzamiento de los estratos y menor viscosidad de petróleo. Con un buzamiento pronunciado habrá una mayor eficiencia del mecanismo, ya que el petróleo desde el tope de la columna se reemplaza por gas liberado y drena hacia abajo fundamentalmente debido a la gravedad.

Distribución habitual de los fluidos en un yacimiento

Empuje por capa de gas

Mediante una caída de presión la capa de gas libre tenderá a empujar al petróleo hacia el pozo, actuando como un pistón, desplazando y reemplazando los volúmenes de los hidrocarburos producidos. La reducción de la presión actuará en proporción a estos volúmenes removidos y dependerá de la calidad del yacimiento. Debido a la habilidad de expansión de la capa de gas, estos yacimientos son caracterizados por una lenta declinación de la presión y la energía natural disponible para producir petróleo proviene de dos fuentes: 1) Expansión de la capa de gas, y 2) Expansión del gas en solución cuando éste es liberado.

Empuje hidráulico

En este caso se refiere a la presencia de un acuífero, cuyo comportamiento ante una reducción de presión se basa en la expansión del agua para desplazar al petróleo y/o gas desde el yacimiento hacia el pozo. El acuífero puede estar limitado por una roca impermeable, y formar el acuífero y yacimiento, juntos una unidad cerrada (volumétrico). Este mecanismo resulta con alta eficiencia en yacimientos de petróleo más que en yacimientos de gas y donde el volumen del acuífero sea mucho mayor que el yacimiento, o cuando está conectado a una recarga superficial, como puede verse en la figura. Cuando disminuye el aporte de agua, la tasa de producción de hidrocarburos cae rápidamente, reduciendo por tanto el factor de recobro.

Inyección de fluidos

El principio de este mecanismo es lograr la estabilidad del pozo mediante el mantenimiento de la presión y desplazar al petróleo mediante la reducción de su viscosidad para romper la resistencia a fluir. El último caso es aplicado a yacimientos de petróleo con valores menores a 10° API.

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada