Apuntes Est Tema v Fluidos Presion Temp

8/3/2019 Apuntes Est Tema v Fluidos Presion Temp

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GEOLOGA DE

YACIMIENTOSTEMA V: INTERACCION ROCA-FLUIDOS, PRESION,TEMPERATURA Y ENERGIA DEL YACIMIENTO


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Geologa de Yacimientos Tema V

Podemos definir la ingeniera de yacimientos petrolferos como una cienciaque trata sobre la aplicacin de principios cientficos a los problemas demovimiento y comportamiento de fluidos (Petrleo, Gas y Agua) que sepresentan durante la vida de produccin de un yacimiento geolgico dehidrocarburos en una forma que nos permita obtener una ptimarecuperacin econmica.

Las principales herramientas de las cuales dispone el ingeniero deyacimientos para cumplir son:

1) los modelos matemticos aplicados a los modelos fsicos;

2) las leyes fundamentales de fsica y qumica que controlan elcomportamiento de las fases lquidas y gaseosas y,3) la geologa del petrleo con nfasis en la geologa del subsuelo.

QUE ES LA INGENIERA DE YACIMIENTO?


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Geologa de Yacimientos Tema VEL AGUA EN EL YACIMIENTO

Los yacimientos petrolferos se dan dentro de un mbito acuoso,en ellos pueden estar presente el agua en forma: libre, intersticial,

marginal de fondo.Lo que significa que el problema de la migracin, est ntimamentevinculado con la hidrologa, las presiones en los fluidos y la

dinmica del agua.

El gas y el petrleoson bsicamenteinmiscible en agua, yambos tienen unadensidad inferior alagua que los rodea.


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Geologa de Yacimientos Tema VEL AGUA EN EL YACIMIENTO

Saturacin de agua connataLa saturacin de agua connata(Swc) es la saturacin de aguaexistente en el yacimiento almomento del descubrimiento, lacual se considera como elremanente del agua queinicialmente fue depositada con la

formacin y que debido a la fuerzade la presin capilar existente, nopudo ser desplazada por loshidrocarburos cuando stosmigraron al yacimiento.

Generalmente la saturacin de agua connata se considerainmvil; sin embargo, al inyectar agua en un yacimiento, laprimera que se produce tiene composicin diferente a lainyectada, lo que indica que el agua connata es desplazada porla inyectada.


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Geologa de Yacimientos Tema VEL HIDROCARBURO EN EL YACIMIENTO

KEROGENO

CATAGENESIS

METAGENESIS

DIAGENESIS

Acido FlvicoAcido Hlmico

Contenido de Agua(% en peso)


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Geologa de Yacimientos Tema IVQUE ES LA MIGRACIN?

ES LA SUMATORIA DEEVENTOS QUE

TRANSCURREN DESDE LAGENERACIN DE FLUIDOSORGNICOS EN EL INTERIOR

DE LA ROCA MADRE, PORPARTE DEL KERGENO,HASTA LA FORMACIN DE

UN YACIMIENTO DE CRUDOO GAS EN UNA ROCAALMACEN.


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Geologa de Yacimientos Tema IVMIGRACIN SECUNDARIA

CORRESPONDE AL DESPLAZAMIENTO DEL PETRLEO A TRADE ROCAS ALMACEN, HASTA SU LUGAR DE ACUMULACIN.


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Geologa de Yacimientos Tema IVMECANISMOS DE LA MIGRACIN SECUNDARIA

1) EL PETRLEO ASCIENDE COMO GOTITAS DISCRETAS QUE MIGRANTRAVS DE CONDUCTOS HUMEDOS AL AGUA, POROSO Y PERMEABL

2) EL PETRLEO CONTINUA SU ASCENSO AYUDADO PORCONDICIONES HIDROSTTICAS, QUE INVOLUCRA PROCESOS FSIC

TAN SIMPLES COMO: FLOTACIN, TENSIN CAPILAR HIDRODINMICA.


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CONTACTOS DE FLUIDOS EN EL YACIMIENTO


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Geologa de Yacimientos Tema VCONTACTOS DE FLUIDOS EN EL YACIMIENTO

l d


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Geologa de Yacimientos Tema VFASES PRESENTES EN EL YACIMIENTOFase Lquida

Es la que corresponde al petrleo crudo o condensado, dependiendo desu composicin. Donde el condensado contiene principalmentehidrocarburos livianos, coincidiendo muchas veces con una gasolinanatural.

Fase gaseosa

Se denomina as a la fase constituida por gas natural, ocupando unazona en el yacimiento conocida como capa de gas.

Es lgico suponer, que tanto como la composicin, como el estado de loshidrocarburos producidos difieran de los que se encuentran en lascondiciones inciales en el interior del yacimiento, estos es a mayor

presin y temperatura.

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Geologa de Yacimientos Tema VTIPOS DE GASES EN EL YACIMIENTO

GAS SECO:Es el gas natural mas simple compuesto solo por metano.

GAS HUMEDO:Es el gas conformado por parafinas de hasta 5 tomos de carbono, quese encuentra en estado gaseoso a presiones y temperaturas normales.Normalmente contiene componentes de hidrocarburos ms pesados.

GAS ACIDO:Es el gas natural que presenta dentro de su mezcla H 2S.

GAS DULCE:Es el gas natural que no presenta dentro de su mezcla H 2S.

GAS CONDENSADO O RETROGRADOEs el gas que contiene mas componentes pesados que el gas hmedo yusualmente se encuentra a profundidades mayores de 5000 pies.

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Geologa de Yacimientos Tema VTIPOS DE PETRLEOS EN EL YACIMIENTO

TIPO DE CRUDO 0APIExtrapesados Hasta 9,9

Pesados Desde 10 hasta 21,9Medianos Desde 22 hasta 29,9

Livianos Mayores de 30

YACIMIENTOS DEPETRLEOSon aquellos que contienen decero (0) a unos pocos de miles(aprox. 800) pies cbico de gasdisueltos por barril de crudo.BITUMENEs un petrleo negro de 0APImenor de 10 pero cuya

viscosidad es mayor de 10.000centipoise (cp).

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Geologa de Yacimientos Tema VFUERZAS ACTIVAS EN EL YACIMIENTO

Los fluidos que se encuentran bajo las condiciones del yacimiento, estnsujetos a la accin de varias fuerzas naturales que actan en elmovimiento de los fluidos hacia los pozos, o a retenerlos en el

yacimiento.

Estas fuerzas son:Fuerzas de masas(Fuerza gravitacional).Fuerzas de presin(gradiente geoesttico).Fuerzas capilares.

Fuerzas viscosas.

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Fuerzas de masasDe ellas la mas importante es la fuerza gravitacional.

FUERZAS ACTIVAS EN EL YACIMIENTO

Fuerzas de presin(gradiente geoesttico).

Fuerzas viscosas.

Geologa de Yacimientos


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Fuerzas capilares.FUERZAS ACTIVAS EN EL YACIMIENTO



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Geologa de Yacimientos Tema VEL MOVIMIENTO DE FLUIDOS EN EL YACIMIENTOLos gradientes de potencial de fluido o de temperatura localespudieron haber sido provocados por movimientos locales, peropara que se de un movimiento regional, tuvo que haber sido unplegamiento regional, un alabeo, una orognesis, un aumento delcalor, tal vez, por incremento de la actividad gnea o a los diversoscambios en los gradientes hidrodinmicos.



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Geologa de Yacimientos Tema VEL MOVIMIENTO DE FLUIDOS EN EL YACIMIENTO



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Una roca yacimiento contieneagua, petrleo y gas. El cuadro azul muestra la

zona de saturacin de aguacuyo valor sera irreducible.

El cuadro amarillo muestra lazona de transicin entre elagua y el petrleocaracterizado por unincremento gradual en la enla saturacin del agua a100%. Siendo ambosmovibles en esta zona.

El espesor en esta zonadepende de factores, talescomo: tamao del poro,presin capilar yhumectabilidad de la roca.

DISTRIBUCION INICIAL DE FLUIDOS EN EL YACIMIENTO



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Geologa de Yacimientos Tema VPRESIONES EN EL YACIMIENTO

La presin del yacimiento es la que induce almovimiento del petrleo desde los confines dela roca madre, a mayor profundidad, hacia latrampa y posteriormente hacia los pozos, quelo conducirn hacia la superficie.

La presin natural del yacimiento, es producto

de la naturaleza misma de las rocas en latrampa. Pero a medida que se produce, haydecaimiento de esta presin.



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Geologa de Yacimientos Tema VPRESIONES DE FLUIDOS EN LAS ROCASLas presiones de los fluidos dentro de las rocas reservorios, tambinpueden variar en el curso de la vida del yacimiento, segn la historiageolgica de la regin.

Se ha observado que la presin varaentre 1 y 1000 atmsferas, inclusohasta ms. Y es probable que hayanfluctuado muchas veces en el cursode la vida geolgica de las rocas queconforma la trampa.

Tenemos que a grandesprofundidades se produce unasobrepresin en las rocas, y si noexiste una buena comunicacin entre

los granos, el fluido no puedeescapar, generndose una presindentro de los poros, que resiste cadavez mas el sobrepeso



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En la prctica, el gradientenormal de presin ejercidopor una columna de agua

normal, es de 0,1Kg/cm2/mt.prof.

El gradiente de formacinde las formaciones estentre 0,1 y 0,16Kg/cm2/mt.prof.

Cualquier valor por debajode 0,1 es subnormal y porencima de 0,16 tiende a seranormal.

1 lpc/pie

PRESIONES DE FLUIDOS EN LAS ROCAS



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Geologa de Yacimientos Tema VTEMPERATURAS EN LAS ROCAS

Las temperaturas de la roca almacnpueden variar dentro de los lmitesde 50 a 100oC (122 - 212oF), por logeneral, aunque se han observadoextremos de hasta 163 oC ensedimentos de regiones petrolferas.

La temperatura esta en funcin de la profundidad. Mientras masprofundo este el yacimiento, mayor ser su temperatura

La magnitud del gradientegeotrmico promedio para unacuenca petrolfera en funcin delflujo de calor y la profundidad de la

tierra es de 1,40

F/100 pies.



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Yacimientos de gas o de una sola fase gaseosa.(Ty > Tcricondentrmica de la mezcla de Hidrocarburos)

Yacimientos de puntos de roci o de condensado retrgrado.(Tcricondetrmica < Ty > Tcrtica)

Yacimientos de punto burbujeo, subsaturado o de gas disueltos.(Ty < Tcrtica de la mezcla de hidrocarburos)

Yacimientos con capa de gas o yacimiento saturados.(Mezcla de hidrocarburos dentro de la envolvente en la reginde dos fases)

CLASIFICACIN DE LOS YACIMIENTOS SEGN ELDIAGRAMA DE FASES DE PRESIN

Geologa de Yacimientos T V


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Geologa de Yacimientos Tema VYacimientos Subsaturados Yacimientos Condensados Yacimientos Gas

Yacimientos Saturados

ABC

D

Geologa de Yacimientos T V


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Geologa de Yacimientos Tema VENERGAS EN EL YACIMIENTO

La existencia de fuerzas activas trae comoconsecuencia, que se disponga de variosmecanismos naturales de energa, los cuales hacenposible el movimiento de los fluidos en el medioporoso de la roca, hacia los pozos productores y deestos a los tanques en la superficie.

Fuentes naturales de energa en el yacimiento:

1.- Energa externa al yacimiento

2.- Energa interna en el yacimiento

3.- Energa potencial

4.- Energa superficial.



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Geologa de Yacimientos Tema VENERGAS EN EL YACIMIENTO

Expansin o desplazamiento de un acuferoExpansin de una capa de gasCompresibilidad de las rocas

1.- Energa externa al yacimientoEs aquella energa que proviene de zonas adyacentes a la zona depetrleo, como son:

2.- Energa interna en el yacimiento

Es aquella energa que puede provenir del gas disuelto en elpetrleo o de la compresibilidad de los fluidos o de la rocaalmacn.



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g Tema VENERGAS EN EL YACIMIENTO

3.- Energa potencial

Es aquella debida a la accin de las fuerzas que actan sobre los

cuerpos, sobresaliendo entre estas, las fuerzas gravitacionales.

4.- Energa superficial.

Es aquella energa que es debida a la accin o principio fsicode las fuerzas capilares.



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g Tema VENERGAS EN EL YACIMIENTO

Estas energas son:Expansin de la roca y fluidos en el yacimiento.Desplazamiento natural de los fluidos a travs

del medio poroso.Drenaje gravitacional.Energa capilar expulsiva.

En algunos yacimientos actan los cuatro tipos

de energa, pero en general, uno o dos son lospredominantes



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g Tema VEstas energas son:

Expansin de la roca y fluidos en el yacimiento.Un yacimiento cuya energa es el empuje por agua, tiene una conexinhidrulica entre l y una roca porosa saturada con agua (acufero).

El agua en el acufero est comprimida, pero a medida que la presindel yacimiento se reduce debido a la produccin, se expande y creauna invasin natural de agua en el lmite yacimiento-acufero.

La energa del yacimiento tambin aumenta por lacompresibilidad de la roca en el acufero.

Cuando ste es muy grande y contiene suficiente

energa, todo el yacimiento puede ser invadidocon esa agua, sino se maneja apropiadamente lastasas de extraccin.



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g Tema VEstas energas son:

Drenaje gravitacional.

Este tipo de drenaje porgravedad puede ser un mtodoprimario de produccin enyacimientos de gran espesorque tienen una buenacomunicacin vertical y enaquellos que tienen un marcadobuzamiento.

El relieve estructural tambinpuede influir, ya que un acentuadorelieve, introduce un componentevertical de movimiento a losfluidos y facilita la segregacingravitacional del petrleo y del gaslibre en la zona productora,mejorando la eficiencia de la tasa

de produccin.

Geologa de Yacimientos Tema IV


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g Tema IVYACIMIENTO EN PRODUCCIN POR EMPUJE HIDRULICO O NATUR

Hay que tener un buen control de las tasasde extraccin, ya que el acufero pudieseinvadir el yacimiento.

En algunos yacimientos este tipo deempuje puede alcanzar eficiencia derecobro entre un 30% y un 50% del POES.

El principal factor que impulsa el agua a fluirhacia la zona de petrleo y cumplir su funcinde agente desplazante, es la expansin delagua del acufero por causa de la cada de

presin.

Otro mecanismo de empuje hidraulico, loconstituye el hundimiento y la compactacinde las formaciones suprayacentes a la

productora y la compactacin de la formacinproductora y la zona del acufero.



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YACIMIENTO EN PRODUCCIN POR EMPUJE CAPA DE GAS

Cuando en un yacimiento se adesarrollado una capa de gas muygrande, esta capa le proporciona unaenerga al mismo.

Es decir, existe una gran cantidad deenerga almacenada en forma de gascomprimido que provoca la

expansin de la capa a medida que elpetrleo se extrae, de modo que estese desplaza por el empuje del gasayudado por el drenaje por gravedad.



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YACIMIENTO EN PRODUCCIN POR GAS EN SOLUCIN

El petrleo bajo condiciones depresin y temperatura en elyacimiento, puede contener grandescantidades de gas disuelto dentro dela mezcla.

Cuando la presin disminuye el gasse desprende, se expande y desplaza

el petrleo hacia los pozosproductores.

La eficiencia que este mecanismo

logra en el factor de recobro sonbajos, en el orden de un 10% a 30%del POES, debido a que el gas en elyacimiento es mas mvil que la fasede petrleo.



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