Definición y clasificación de los mecanismos de recuperación mejorada

PET 420 TEMA 1: DEFINICION Y CLASIFICACION DE LOS MECANISMOS DE RECUPERACION MEJORADA

Ing. Jos Pedro Salazar I. 1 de 11

TEMA 1 DEFINICION Y CLASIFICACION DE LOS MECANISMOS

DE RECUPERACION MEJORADA CONCEPTOS GENERALES Recuperacin primaria (Primary recovery) La recuperacin de petrleo y gas de un yacimiento empleando slo la presin natural del yacimiento para forzar la salida del petrleo o gas. Recuperacin Secundaria (Secondary recovery) Tcnica que consiste en la inyeccin de agua o gas a un reservorio con el objeto de mantener su energa (presin del yacimiento) e incrementar la recuperacin final de hidrocarburos Recuperacin terciaria o mejorada EOR (Enhanced Oil Recovery) La recuperacin de petrleo de un yacimiento utilizando otros medios aparte de la presin natural del yacimiento. Esto puede ser incrementando la presin (recuperacin secundaria), o por calentamiento, o incrementando el tamao de los poros en el yacimiento empleando productos qumicos (recuperacin terciaria).

Fig. 1.1

RECUPERACIN NATURAL El comportamiento de los yacimientos durante su explotacin est influenciada por las caractersticas productivas de la roca, la presencia de flujo multifsico a travs del medio poroso. La explotacin convencional, incluye la recuperacin natural o primaria, que puede ocurrir con flujo natural o bien con sistemas artificiales de produccin; y la secundaria, que se aplica para mantener la presin del yacimiento o desplazar los fluidos del yacimiento.



Debido a que el petrleo es un recurso no renovable, los pozos que se encuentran produciendo van declinando su produccin por la prdida de presin natural del yacimiento. Por lo que se hace necesario instalar la infraestructura adecuada para la recuperacin del petrleo, que en la mayora de los yacimientos representa de un 60 a 70% por recuperar, por lo cual, es conveniente un sistema artificial. RECUPERACIN PRIMARIA

Fig. 1.2

La produccin primaria se define como la recuperacin de hidrocarburo asociada a mecanismos naturales de empuje en un yacimiento, como expansin de la roca y el fluido, gas disuelto, acufero activo, casquete de gas, en yacimientos naturalmente fracturados, adicionalmente se tiene un mecanismo denominado exudacin, que consiste bsicamente en la accin combinada de fuerzas capilares y gravitacionales, las cuales originan la expulsin de los hidrocarburos de la matriz a la fractura. Durante esta etapa el flujo de fluidos dentro del yacimiento, ocurre por energa propia de l. En ocasiones las presiones de fondo de los pozos no son suficientes para llevar los fluidos hasta la superficie, por lo que es necesario disear e instalar un sistema artificial de produccin que permita recuperar estos hidrocarburos, antes de considerar cualquier proceso de mayor costo y de tecnologa sofisticada.



Durante la vida productiva de los yacimientos, la presin tiende a disminuir debido a la explotacin del campo, a tal grado que los pozos productores dejan de fluir de forma natural, en variadas ocasiones estas disminuciones de presin pueden ser originadas por daos en los pozos, ocasionados principalmente por la misma operacin, generalmente este dao es removido mediante limpieza y estimulaciones. Cuando no se tiene dao en la formacin y el flujo de fluidos no es capaz de llegar superficie, es necesario implantar un sistema artificial de produccin, acorde a las caractersticas del campo. Es necesario efectuar un estudio en el que involucre los diferentes sistemas artificiales, como son: bombeo mecnico, neumtico y electrosumergible, los cuales permiten ayudar a vencer las cadas de presin y mantener el pozo fluyendo. Si an as, existe una baja aportacin de hidrocarburos del yacimiento al pozo, debe analizarse la posibilidad de aplicar un proceso de mantenimiento de presin, bien, de desplazamiento. RECUPERACIN SECUNDARIA

Fig. 1.3



Para evitar que la presin del yacimiento caiga por debajo de los niveles requeridos para llevar los fluidos al pozo a travs del medio poroso, se requiere implementar procesos de recuperacin secundaria y mejorada, segn las caractersticas de cada yacimiento. La recuperacin secundaria es toda actividad encaminada a una recuperacin de hidrocarburos adicional a la que se obtendra con la energa propia del yacimiento (produccin primaria), impartiendo al yacimiento la restitucin de la energa de desplazamiento de petrleo en la formacin productora. La recuperacin secundaria bsicamente consiste en la inyeccin de agua en el acufero o la inyeccin de un gas natural en la cima de la estructura, con el propsito fundamental de mantener la presin o, bien, de desplazar los hidrocarburos de la zona de petrleo, mediante arreglos especficos de pozos inyectores y productores. Comnmente, esta energa se imparte al yacimiento en forma mecnica, la energa en forma mecnica se suministra al yacimiento cuando se inyectan a ste fluidos lquidos o gaseosos que desplazarn al petrleo remanente en el yacimiento. MANTENIMIENTO DE PRESIN: Con base en el anlisis de muchos casos particulares de yacimientos ya explotados en etapas avanzadas, se logro determinar que es muy conveniente proporcionar esa energa adicional al yacimiento desde etapas tempranas de la vida productiva anteriores al agotamiento, esta energa nos permite dar un mantenimiento de presin para los fines econmicos y los de recuperacin buscados. DIFERENCIA ENTRE RECUPERACIN SECUNDARIA Y MANTENIMIENTO DE PRESIN Ambos son procesos de inyeccin de fluidos al yacimiento; la diferencia radica en la planificacin operativa y objetivo final. En la Recuperacin Secundaria el diseo, clculos, distribucin de pozos inyectores y sistemas de inyeccin estn destinados para incrementar la energa del yacimiento, desplazar el petrleo y dirigirla hacia los pozos productores para facilitar su recuperacin. En el mantenimiento de presin como su nombre lo indica, el diseo y operacin de los pozos inyectores tiene como nico objeto el mantener la energa o presin del yacimiento. ASPECTOS DE APLICACIN Y ECONOMA EN LA RECUPERACIN MEJORADA



Los siguientes factores son importantes en determinar las condiciones ptimas y periodo de aplicacin de una inyeccin de fluidos:

a) Viscosidad del petrleo en el yacimiento.- Es deseable tener una viscosidad mnima de petrleo, que puede existir en el periodo de punto de burbujeo de presin.

b) Saturacin de gas libre en la zona de petrleo.

Para inyeccin de agua es deseable tener una saturacin de gas equilibrada, que

posiblemente en alrededor de 10% puede ocurrir a presiones menores al punto de burbuja.

Para inyeccin de gas es deseable tener una saturacin de gas mnima o cero en la

zona de petrleo, puede obtenerse a una presin de yacimiento mayor al punto de burbuja.

c) Costo del equipo de inyeccin.- Es una funcin de la presin del yacimiento, pues a

altas presiones el costo del equipo incrementa y en tal caso es recomendable iniciar la inyeccin a la ms baja presin posible del reservorio.

El requerimiento bsico para afrontar cualquier proyecto de inyeccin de fluidos, es que se tenga una apreciable y suficiente reserva recuperable de petrleo despus de la explotacin primaria. IMPORTANCIA ACTUAL DE LA RECUPERACIN MEJORADA Un anlisis estadstico efectuado sobre los alcances de la Recuperacin Mejorada, se tiene en USA que un 45% corresponde a la recuperacin mejorada y solo un 15% a la recuperacin primaria.

Fig. 1.4



Asimismo, una graficacin de la produccin diaria de los aos de explotacin, muestra que en USA la tendencia desde 1980 es un incremento de la recuperacin mejorada (secundaria + terciaria).

Fig. 1.5

La importancia cada vez mayor del incremento de la recuperacin secundaria y terciaria de petrleo se debe a:

Incremento cada vez mayor de costos de exploracin. La cada vez ms difcil y rara secuencia de descubrimientos de grandes yacimientos. La gran declinacin de la produccin primaria.

FACTORES QUE ESTABLECEN UNA RECUPERACIN ECONMICAMENTE Y TCNICAMENTE RECOMENDABLE

Eficiencia de desplazamiento (viscosidad, fuerzas capilares del petrleo y del fluido inyector, porosidad, permeabilidad, mojabilidad).

Eficiencia de barrido. Parmetros econmicos

Monto de reservas de petrleo Costo de operacin Precio del petrleo



RECUPERACIN TERCIARIA (RECUPERACIN MEJORADA):

Fig. 1.6

Los procesos de Recuperacin Mejorada surgen como una alternativa para incrementar la recuperacin de hidrocarburos, modificando las caractersticas de los fluidos y las fuerzas capilares que actan sobre ellos. La Recuperacin Mejorada se fundamenta principalmente en tcnicas sofisticadas en la operacin; suele ser de alto costo, pero muy efectivas, la Recuperacin Mejorada de hidrocarburos se define como la produccin de hidrocarburos, mediante la inyeccin de un fluido que, adems de desplazar el petrleo, modifica favorablemente los mecanismos de recuperacin de hidrocarburos. Las tcnicas pueden ser aplicadas en cualquier etapa durante la explotacin del yacimiento; existen formaciones que por sus caractersticas geolgicas y petrofsicas, slo pueden ser explotadas mediante tcnicas de Recuperacin Mejorada. La Recuperacin Mejorada, llamada tambin recuperacin terciaria, queda descrita por procesos trmicos, inyeccin de gas miscible e inmiscible y los qumicos; para cada uno de stos se tiene una amplia gama de procesos de aplicacin, los cuales deben ajustarse y ser acordes a las caractersticas del yacimiento en el que se quiera implantar.



Comprende tres grupos de tecnologas:

Desplazamiento Termal Desplazamiento Qumico Desplazamiento Miscible

- LA RECUPERACIN TERMAL

Fig. 1.7

Es una de las tcnicas ms comunes de la recuperacin terciaria, se usa mayormente en reservorios donde el petrleo es pesado y altamente viscoso. El proceso bsico consiste en inyectar vapor de agua por medio del pozo productor hacia el reservorio, luego el pozo es cerrado por varios das. El calor del vapor acta en el reservorio reduciendo la viscosidad del petrleo y facilita su flujo cuando el pozo es reabierto. Hay 3 mtodos de inyeccin termal:

a) Estimulacin por fase vapor, donde el vapor es inyectado al pozo productor por 2 o 3 semanas. El pozo es cerrado por algunos das y luego es puesto en produccin.



b) La inyeccin de vapor se aplica en forma similar a la inyeccin de agua. Un arreglo de pozos productores e inyectores es estabilizado cuando se inyecta vapor a ciertos pozos, el petrleo es reducido de los pozos adyacentes.

c) La combustin in situ, es un proceso en el cual el petrleo en el yacimiento es encendido y el aire es inyectado para ayudar el proceso de combustin.

El aire contina en su inyeccin para que el frente de combustin avance hasta el pozo productor. - LA RECUPERACIN POR INYECCIN QUMICA

Fig. 1.8

Est diseado para mejorar los resultados de una simple inyeccin de agua. Se efecta en 2 sistemas:

a) Haciendo ms mvil el petrleo entrampado. b) Haciendo ms efectivo el barrido del frente de agua inyectada para empujar el

petrleo. La movilizacin del petrleo entrampado se puede lograr en porosidades complejas con el empleo de agentes Surfactantes y Custicos. Los agentes qumicos reducen las fuerzas capilares entre el petrleo y la roca reservorio saturado de agua intersticial, liberando el petrleo pegado en el reservorio. La eficiencia de barrido se logra con polmeros que facilitan el avance de agentes qumicos y agua inyectada evitando los canales o pasos que se forman a travs de zonas ms permeables y canales en petrleos ms pesados, que de otra manera comunicaran directamente el pozo inyector con el productor y anularan un eficiente barrido en todas las zonas vecinas al pozo productor.



Los polmeros pueden formar tapones provisionales que evitan la canalizacin y dirigen el flujo hacia otras reas y los qumicos limpian las obstrucciones en estas reas. - LA RECUPERACIN POR INYECCIN MISCIBLE

Fig. 1.9

Usa sustancias miscibles las cuales pueden disolverse mutuamente. El desplazamiento miscible involucra la inyeccin de un lquido o gas que forma una solucin con el petrleo en la formacin, la mezcla resultante puede ser dirigida a travs de la formacin, recuperando mucho del petrleo existente. La inyeccin de CO2 es el proceso miscible ms comnmente usado y en USA genera el 45% del petrleo recuperado por inyeccin miscible. Otros agentes miscibles usados son el gas natural, gas inerte, solvente, alcoholes, hidrocarburos refinados y gases de combustin. DETERMINACIN DE LA RECUPERACIN BAJO OPERACIONES DE INYECCIN La evaluacin del volumen a ser recuperado de un reservorio por medio de la inyeccin de fluidos, requiere la siguiente secuencia de clculos y trabajos:

1. Determinar el volumen original del petrleo en el yacimiento (volumen in situ). 2. La recuperacin por agotamiento primario que se obtiene previamente al inicio de

cualquier inyeccin. 3. La saturacin de petrleo al iniciar la inyeccin y la saturacin residual de petrleo

despus de los procesos de desplazamiento y como se distribuye en todo el yacimiento.

4. La fraccin de yacimiento que ser barrido. 5. Los caudales de inyeccin y de produccin.



El anlisis de ingeniera para establecer una prediccin de comportamiento bajo inyeccin, comprende:

1. Preparar y estimar el volumen de petrleo a ser desplazado por la inyeccin. 2. Definir los caudales de inyeccin y produccin y establecer la relacin Volumen

Inyectado vs. Tiempo. El volumen de petrleo recuperado por la inyeccin se determina del balance de material y las ecuaciones y clculos de este sistema. El caudal de inyeccin y caudales de produccin se calculan con ecuaciones o medidas en modelos. En la figura podemos observar los procesos de recuperacin que estn considerados como convencionales y de Recuperacin Mejorada, dentro de esta ltima, tambin llamada recuperacin terciaria, tenemos la de inyeccin de gas miscible o, bien, inmiscible, dentro de los que cabe la inyeccin de hidrocarburos, CO2, nitrgeno y gas de combustin.

Fig. 1.10 Esquema de explotacin de los yacimientos de hidrocarburos

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