Dr. Fernando Samaniego Verduzco

Agosto 2014

CAPTULO 3

CLASIFICACIN Y MECANISMOS DE PRODUCCIN DE LOS YACIMIENTOS. Contenido

3.1 Clasificacin de los yacimientos con base en un diagrama Presin-Temperatura ( p-T ).

3.2 Clasificacin de los yacimientos con respecto a su mecanismo de produccin.

3.2.1 Yacimientos de gas disuelto.

3.2.2. Yacimientos con capa de gas.

3.2.3. Yacimientos de empuje por agua.

3.2.4. Yacimientos con segregacin gravitacional.

3.2.5. Yacimientos de empuje combinado.

CAPTULO 3

CLASIFICACIN Y MECANISMOS DE PRODUCCIN DE LOS YACIMIENTOS.

3.1 Clasificacin de los yacimientos con base en un diagrama Presin-Temperatura ( p-T ).

Los yacimientos pueden clasificarse adecuadamente con respecto al comportamiento de su presin por medio de un diagrama presin-temperatura ( T-p ), del tipo mostrado en

la Fig. 3.1. Como se coment en el captulo 2, el diagrama de fases depende de la composicin del fluido. Es decir, un diagrama de fases es vlido para condiciones en que la composicin de la mezcla de hidrocarburos del yacimiento permanezca constante.

A. Yacimiento de gas seco. B. Yacimiento de gas y condensado. C. Yacimiento de gas disuelto. D. Yacimiento de aceite asociado con capa de gas. E. Yacimiento de aceite voltil. F. Yacimiento de aceite con capa de gas, en la que condensacin retrgrada en la capa de

gas. A A1 Trayectoria seguida por el gas en el yacimiento. A A2 Trayectoria de produccin seguida por el gas en su camino hacia la superficie.

Fig. 3.1 Diagrama PresinTemperatura para el fluido de un yacimiento.

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Algunas de las caractersticas generales ms importantes de los yacimientos se presentan en la Tabla 3.1 (Standing, 1973), las cuales deben tomarse en un sentido semi-cuantitativo, y no en forma totalmente absoluta en cuanto a que los rangos establecidos de los parmetros, deban de incluir a las caractersticas de todos los diferentes yacimientos que se encuentran en la realidad.

Tabla 3.1 Caractersticas Generales de los Yacimientos (Standing, 1973).

TIPO DEL YACIMIENTO

T RGA

cece

B/p3 DENSIDAD

*CH%4

6C%

GAS

cri

T 50000 70.g > 75 32 API

YACS. DE AC.

MUERTO

cTT

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1. Gas en solucin-yacimientos de (empuje por) gas disuelto. 2. Empuje de (capa de) gas-yacimientos de capa de gas. 3. Empuje por agua- yacimientos de empuje por agua. 4. Fuerza de gravedad- yacimientos de segregacin gravitacional. 5. Empuje combinado- yacimientos de empuje combinado.

A continuacin se discuten brevemente cada uno de estos cinco tipos de yacimientos.

3.2.1. Yacimientos de gas disuelto.

El mecanismo bajo el cual producen estos yacimientos de gas disuelto, es el resultado de la liberacin del gas en solucin en el aceite del yacimiento, provocando expansin y expulsin del aceite. Yacimientos de tipo trampa estratigrfica son comnmente de gas disuelto, debido a que la naturaleza en s de trampa, impide la presencia de acuferos de tamao apreciable asociados con el yacimiento.

Las caractersticas generales de un yacimiento que produce por empuje de gas disuelto son las siguientes:

a) Declinacin rpida de la presin. b) No hay produccin de agua. c) Relacin gas-aceite aumentando rpidamente. d) Baja recuperacin final, 255 %,FR .

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3.2.2. Yacimientos con capa de gas.

El mecanismo bajo el cual producen estos yacimientos es causado por la expansin

de la capa de gas libre. La recuperacin de aceite por expansin de la capa de gas es un mecanismo de avance frontal (Cole, 1969). Por lo tanto, la eficiencia de recuperacin es generalmente mayor que en los yacimientos que producen por empuje de gas disuelto. La Fig. 3.2 muestra las posiciones relativas del gas y el aceite a dos tiempos diferentes, t = 0

y un tiempo t cualquiera, durante la vida productiva del yacimiento; se observa en esta

figura el desplazamiento vertical de la capa de gas. Las caractersticas generales de un yacimiento de capa de gas son las siguientes: a) Declinacin gradual de la presin (mecanismo de avance frontal, Fig.3.2). b) No hay produccin de agua. c) Relacin gas-aceite aumentando rpidamente en los pozos localizados en

posiciones estructuralmente altas del yacimiento (Fig. 3.2).

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Fig. 3.2 Yacimiento con capa de gas.

La recuperacin final en estos yacimientos vara en el rango siguiente: 20 %,FR 40.

En este tipo de yacimientos es muy importante el gas en la capa, dado que constituye

la energa que causa la produccin del aceite. La presencia de la capa de gas en el yacimiento da como resultado una mayor recuperacin (factor de recuperacin) de aceite (cap. 1, seccin 1.3). Para lograr lo anterior es necesario cerrar los pozos que produzcan con una relacin gas-aceite alta. Por ejemplo, para el yacimiento de la Fig.3.2.b, el pozo 1 para este tiempo de produccin debe de estar cerrado, o si las condiciones lo permiten, terminarse en un intervalo ms profundo.

Resumiendo, se puede decir que la recuperacin de un yacimiento con capa de gas

depende del tamao de la capa, de la permeabilidad vertical y del grado de conservacin del gas.

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3.2.3. Yacimientos de empuje por agua.

El mecanismo bajo el cual producen estos yacimientos, es causado por el avance hacia la zona de aceite del agua que se encuentra en el acufero asociado al yacimiento. Este desplazamiento del aceite por medio del agua que se encuentra en la vecindad del yacimiento, es un mecanismo natural de produccin de aceite muy efectivo. Al igual que en el caso de los yacimientos con capa de gas, ste es tambin un desplazamiento de avance frontal. La invasin de agua al yacimiento, causada por la disminucin de la presin en la zona de aceite, proviene de la expansin del agua del acufero adyacente al yacimiento (Fig. 3.3). Como consecuencia, el volumen de agua que entra al yacimiento por unidad de cada de presin ser proporcional al tamao del acufero; es decir, conforme aumenta el tamao del acufero, se incrementa el volumen de agua que entra por unidad de cada de presin (cap. 1, seccin 1.3).

Fig. 3.3. Yacimiento de empuje por agua.

Algunas de las caractersticas generales de un yacimiento de empuje de agua son las

siguientes: a) Declinacin gradual de la presin. b) Relacin agua-aceite aumentando rpidamente en los pozos localizados en

posiciones estructuralmente bajas del yacimiento, Fig. 3.3, pozo 1 para el tiempo de explotacin t .

c) Relacin gas-aceite prcticamente constante. d) Presin hidrosttica inicial del yacimiento.

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En general, se puede decir que la recuperacin final en yacimientos con empuje de agua vara en el rango siguiente: .%,FR 7040

La Fig. 3.4 muestra en forma esquemtica la variacin de la recuperacin de aceite

en yacimientos de gas disuelto, de capa de gas y de empuje de agua. Se observa que de estos tres tipos de yacimientos, los de gas disuelto presentan la menor recuperacin final.

Fig. 3.4. Variacin de la recuperacin de aceite para distintos tipos de yacimientos.

Esta figura muestra que conforme el tamao de la capa de gas aumenta (se

incrementa la energa disponible para llevar el aceite a los pozos), la recuperacin final tambin aumenta.

3.2.4. Yacimientos con segregacin gravitacional.

El mecanismo bajo el cual producen estos yacimientos, es causado por la diferencia

en densidades de los fluidos que contienen. Las fuerzas gravitacionales actan sobre los fluidos separndolos verticalmente de acuerdo a su densidad; es decir, el gas se encuentra en la parte superior, el aceite en la parte intermedia y el agua en la parte inferior (Fig. 3.5).

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Fig. 3.5 Distribucin de los fluidos en un yacimiento.

La segregacin gravitacional de fluidos acta probablemente en la mayora de los

yacimientos, pero solo contribuye substancialmente en la produccin de algunos de ellos. Las caractersticas generales de un yacimiento que produce por segregacin son las

siguientes: a) Baja relacin gas-aceite en los pozos localizados en posiciones

estructuralmente bajas del yacimiento, y la relacin gas-aceite creciente en los pozos localizados en posiciones estructuralmente altas (Fig. 3.6).

b) Formacin de una capa de gas secundaria. c) Produccin de agua despreciable.

Fig. 3.6. Yacimiento con segregacin gravitacional.

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En general, la recuperacin final en los yacimientos de segregacin gravitacional es variable, pero puede alcanzar hasta un 70% o ms, dependiendo de sus condiciones de explotacin.

Para el aprovechamiento ptimo del mecanismo de desplazamiento por segregacin

gravitacional, es necesario que los pozos se localicen en la posicin estructuralmente ms baja que sea posible. Esto conducir a la mayor conservacin del gas en el yacimiento y, consecuentemente, a una recuperacin mxima de aceite (Cap. 1). La Fig.3.6 muestra un yacimiento tpico de segregacin gravitacional.

Las caractersticas complementarias a las anteriormente listadas, que deben reunir

los yacimientos con segregacin gravitacional son: a) Grandes espesores o alto relieve estructural. b) Alta permeabilidad, primaria o secundaria. c) Aceites de viscosidad baja a intermedia. d) Los gradientes gravitacionales son mayores que los gradientes de presin

horizontales, causados por la produccin. e) Baja RGA en los pozos terminados en la parte estructuralmente baja de la

formacin.

3.2.5. Yacimientos de empuje combinado.

El mecanismo bajo el cual producen estos yacimientos es una combinacin de dos o ms de los cuatro tipos de empuje discutidos previamente. Entonces, se establece que un yacimiento es de empuje combinado cuando actan simultneamente en l dos o ms mecanismos de produccin.

En general en un yacimiento se tienen actuando varios mecanismos de produccin

en forma simultnea. Sin embargo, cuando uno de estos mecanismos es el que influye ms en la produccin y los otros contribuyen muy levemente, el yacimiento se refiere como si estuviera operando bajo un solo mecanismo.

Dos combinaciones posibles de mecanismos de produccin son las siguientes: a) gas

disuelto y empuje de agua reducido, b) gas disuelto, una capa de gas pequea y entrada de agua reducida. En estas dos combinaciones tambin se puede tener el efecto de segregacin gravitacional.

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Las caractersticas generales de un yacimiento que produce por empuje combinado son las siguientes:

a) Declinacin relativamente rpida de la presin. b) Agua entrando lentamente al yacimiento. c) Si tiene una capa de gas, los pozos localizados en posiciones estructuralmente

altas del yacimiento presentarn relaciones gas-aceite (RGA) crecientes.

La recuperacin final en un yacimiento de empuje combinado es generalmente mayor que la recuperacin de un yacimiento de empuje por gas disuelto, pero menor que la de un yacimiento de empuje de agua o de capa de gas. La recuperacin que se puede obtener de estos yacimientos, depende del grado en que sea posible reducir el efecto de la recuperacin por gas disuelto.