CLASE 02

MECANISMOS DE PRODUCCIÓN

En el yacimiento existe una energía asociada a los fluidos. Esa energía pone en marcha ciertos mecanismos que impulsan al hidrocarburo a desplazarse a la superficie. Estos pueden ser naturales o artificiales.

Entre los mecanismos naturales tenemos: compresibilidad de la roca y fluidos, liberación de gas en solución, segregación gravitacional, empuje por capa de gas, empuje hidráulico.

Entre los mecanismos artificiales están: la inyección de fluidos (agua o gas).

Compresibilidad de la roca:

Como es sabido los hidrocarburos se encuentran dentro de los poros de las rocas que le sirven como reservorio. Al alterar la presión del yacimiento, por ejemplo, con la apertura de un pozo, los fluidos se desplazan de las zonas de mayor presión (yacimiento) a las zonas de menor presión (pozo), dejando mayor espacio en los poros. Cuando la roca se encuentra con ese espacio y tiene menos presión entonces se expande en la dirección de menos esfuerzo, que en este caso es el espacio poroso.

Todas las rocas siguen este comportamiento en mayor o menor medida y se rigen por la siguiente ecuación:

Los valores de compresibilidad de las rocas suelen ser muy bajos, en el orden de 10^-5 a 10^-6. Este tipo de mecanismo es útil para presiones por encima del punto de burbuja, ya que aun el gas no se ha liberado y el hidrocarburo no alcanza un valor significativo que ignorar al de las rocas.

Compresibilidad de los fluidos:

Se rige por el mismo principio que el de las rocas. Los fluidos se expanden por el cambio de presión y se desplazan en la dirección de menos esfuerzo (de mayor a menor presión).

En el caso de los líquidos el cambio de volumen se puede calcular de la siguiente manera:

V = Vi [1 + C (Pi – P)]

Igualmente a partir de esta ecuación y la manipulación adecuada se puede calcular el valor del factor de formación de los fluidos, resultando

β = βi [1 + CΔP]

Para los gases el valor de la compresibilidad se puede obtener trabajando adecuadamente la ecuación de compresibilidad y de gases ideales.

Como es de esperarse en condiciones estándar dz/z = 0 y Cg = 1/P

Liberación de gas en solución:

Luego de que la presión en el yacimiento llega a Pb y continúa disminuyendo, el gas que se forma se comienza a expandir y se mueve hacia las zonas de menor presión, llevando consigo al crudo que está en el radio de drenaje.

Segregación gravitacional:

Existen tres fuerzas que guían el movimiento de los fluidos en el subsuelo, las capilares, las viscosas (asociadas al gradiente de presión) y las gravitacionales (asociadas al la gravedad). Al perforar un pozo y someter el yacimiento a un ΔP tal que ahora P <>pg) y en su camino va empujando el crudo hacia el pozo. Aunque por lo general se le atribuye a yacimientos de alto ángulo de buzamiento, esta no es la razón principal. dirección vertical ofrece menos resistencia a la fluencia y el gas sigue ese camino. Factores como la sobrecarga y la compresibilidad pueden contribuir a que los granos de la roca se organizen de tal manera que la permeabilidad vertical sea mayor a la horizontal. Los cambios de presión también contribuyen a este mecanismo. Normalmente se presenta en el radio de drenaje del pozo pero puede abarcar mayor area si este aumenta. Lo que ocurre es que la presión estática varía a lo largo de la producción y ese radio se acrecenta por lo que el fenómeno se extiende más. Suele ser un mecanismo que ofrece un mayor recobro que la liberación de gas.

Empuje por capa de gas:

En el tope de la estructura que contiene el hidrocarburo vamos a tener una capa de gas, al perforar y cambiar la presión del yacimiento, ese gas se expande y empuje al petróleo hacia el pozo.

Empuje hidráulico:

Al igual que el gas y el petróleo, el agua del acuífero asociado al yacimiento también se expande al alterar la presión y empuja al crudo hacia el pozo.

Inyección de fluidos:

Durante la historia de producción del pozo, la diferencia de presión entre la superficie y el yacimiento va disminuyendo, esto puede ocurrir hasta tal punto que los mecanismos naturales de producción no tengan suficiente energía para hacer fluir el crudo hacia el pozo. Entonces es posible que inyectemos fluidos en el yacimiento a fin de mantener o recuperar la presión o asistir a los mecanismos presentes para que los fluidos como gas y agua sigan llevando el petróleo crudo al pozo.

Si consideramos el aporte de cada mecanismo de producción y los sumamos, podríamos obtener el valor o cantidad de volumen de petróleo que se producirá debido a ellos. El volumen que se producirá significará el vaciamiento de una parte del yacimiento, así podemos establecer lo siguiente:

Vaciamiento = Compresibilidad de la roca + Compresibilidad de los fluidos + Liberación de gas en solución + Segregación gravitacional + Empuje por capa de gas + Empuje hidráulico + Inyección de fluidos.