Trabajo de investigación

Factores que controlan la recuperación por inyección de agua y gas en yacimientos de petróleo

La producción de crudo en el mundo es obtenida aplicando métodos de recuperación, bien sean primarios o secundarios, pero esta recuperación aplicada al yacimiento aún es muy baja, por lo que es necesario inyectar fluidos (al yacimiento) bien sean líquidos o gaseosos.

Por lo general, la inyección de agua es el método más conocido y es el que más ha contribuido a la extracción extra del crudo, pero debemos tomar en cuenta que hay ciertos factores que controlan este tipo de recuperación, de los cuales tenemos:

Geometría del yacimiento. Litología Profundidad del yacimiento. Porosidad. Permeabilidad. Continuidad de las propiedades de las rocas. Magnitud y distribución de las saturaciones de los fluidos. Propiedades de los fluidos y permeabilidades.

Para esta primera entrega trataremos acerca de los primeros cuatro factores, los cuales explicaremos a continuación.

Geometría del yacimiento

Antes de realizar cualquier inyección de fluido al yacimiento, es necesario determinar la geometría del mismo, ya que la estructura y la estratigrafía controlan la localización de los pozos de dicho yacimiento y su vez determinarán los métodos por los cuales el yacimiento va a producir a través de prácticas de inyección de agua y gas.

Litología

La litología tiene gran influencia en cuanto a la inyección de agua o gas en un yacimiento. Pues la porosidad, permeabilidad y el contenido de arcilla son factores litológicos que me van afectar el proceso de inyección. Las porosidades creadas por fracturamiento, van a tener una permeabilidad suficiente para darnos mayor facilidad al realizar operación de inyección de agua. Para estos casos solo se influencia la porosidad de la matriz en una pequeña cantidad la cual puede ser: cristalina, granular o vugular.

Profundidad del yacimiento

La profundidad del yacimiento juega un rol importante cuando se considera invasión con agua, esto se debe a que:

1. "Si es demasiado grande para permitir perforar económicamente y si los pozos viejos deben ser utilizados como inyectores y productores, debido a esto no se esperarán altos recobros."

2. "La saturación de crudo residual después de las operaciones primarias en yacimientos profundos es mas baja que en yacimientos someros."

Grandes profundidades permiten utilizar mayores presiones y un espaciamiento más alto. Si el yacimiento es poco profundo debe tenerse sumo cuidado con respecto a la máxima presión que se le aplicará.

Porosidad

La porosidad es función directa de la recuperación de crudo en un yacimiento debido a que esta nos permite saber que cantidad de petróleo esta presente para cualquier porcentaje de saturación de crudo. La porosidad es muy variable puede oscilar entre 10% y 35% en zonas individuales, en las calizas y dolomitas puede variar de 2% a 11% debido a las fracturas, y para rocas llenas de agujeros (semejantes a paneles de abejas) puede variar desde 15% hasta 35%.

Permeabilidad

La permeabilidad es la capacidad de un material para permitir que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

A partir de esto podemos decir que la permeabilidad de un yacimiento controla en un alto grado la inyección de agua que se pueda mantener en un pozo de inyección a una determinada presión.

La variación de la permeabilidad a través del tiempo ha tomado gran importancia ya que ella es la que nos ayuda a conocer la cantidad de agua que debe ser utilizada en la inyección. Si hay grandes variaciones de permeabilidad en estratos individuales dentro del yacimiento y si se mantiene la continuidad de los estratos, el agua inyectada alcanzará mas rápido estas

rupturas de alta permeabilidad y se arrastrarán grandes volúmenes de agua antes de que los estratos de permeabilidad menor sean barridos.

Continuidad de las propiedades de la roca.

La continuidad de la roca es muy importante tenerla presente mas que todo en relación a la permeabilidad y continuidad vertical, esto para determinar cuan factible es la inyección de agua y gas en un yacimiento. Se sabe que un fluido fluye en la dirección de los planos de estratificación, por esto el interés que se tiene en la continuidad vertical.

Si un yacimiento esta dividido en estratos conformados por lutitas o rocas densas, al hacer el estudio de un corte transversal nos podría indicar si los estratos tienden a reducir su espesor o no en distancias laterales relativamente cortas o si se esta en presencia de una arena uniforme. Además un estudio de núcleos nos puede dar evidencias de estratificaciones cruzadas y fracturamiento.

Todos estos estudios deben tenerse en cuenta en la determinación del espaciamiento de los pozos, en los patrones de invasión y en la estimación del volumen del yacimiento que será afectado por la inyección.

Magnitud y distribución de las saturaciones de los fluidos.

El parámetro saturación es uno de los más importantes al momento de un proyecto de inyección de agua, esto porque si tenemos altas saturaciones de crudo en el yacimiento, cuando inyectemos agua mayor sera el recobro.

Tenemos un término que es saturación de petróleo residual que es lo que queda después de la invasión, este se relaciona con la adaptabilidad del proceso, mientras el valor de ese petróleo residual sea menor, mayor será el factor de recobro. Hoy día la mayoría de los proyectos de desplazamiento de petróleo tiene como objetivo reducir la saturación de petróleo residual.

Un término que es de gran importancia conocer es la saturación de agua connata ya que esta nos puede ayudar a conocer cuánto es la saturación de petróleo inicial, esto implica que, si el valor de la saturación de agua es pequeña nos indica que la cantidad de crudo que está en el yacimiento es bastante grande.

Propiedades de los fluidos y permeabilidades relativas.

Las propiedades del fluido que están dentro del yacimiento son muy importantes a la hora de un proyecto de inyección. La viscosidad del crudo y las permeabilidades relativas de la roca yacimiento de los fluidos desplazados y desplazante son los de mayor importancia.

Tenemos un cierto factor de proporcionalidad que lo encontramos en la Ley de Darcy, ese factor de proporcionalidad de llama movilidad del fluido y se obtiene dividiendo la permeabilidad al fluido por su viscosidad y además depende de la saturación. 

Mientras mayor sea es factor menor será el recobro en el momento de alcanzar la ruptura, por ende mayor será la cantidad de agua que debemos inyectar para recuperar la misma cantidad de crudo, esto se debe a dos factores:

Pequeñas áreas barridas a la ruptura.

influencia del grado de estratificación.