Practicas de Ingenieria de Yacimientos Petroliferos - Jose S.rivera

Frequency Chart

Certainty is 43.66% from 35,686,000,000.00 to +Infinity (Pcn)

.000

.007

.014

.021

.029

0

71.5

143

214.5

286

-300,000,000,000 -125,000,000,000 50,000,000,000.0 225,000,000,000 400,000,000,000

10,000 Trials 129 Outliers

Forecast: Reservas

0 10 20 30 40 50 60

0

20

40

60

80

100

1 2 3 5

4

1.- Expansin de la Roca y de los Fluidos

2.- Desplazamiento por Gas en Solucin

3.- Expansin de la Capa de Gas

4.- Influjo Hidrulico

5.- Segregacin Gravitacional

Pres

in

Ori

gina

l C

onse

rvad

o (%

)1

Factor de Recobro (%)

0 10 20 30 40 50 60

0

20

40

60

80

100

1 2 3 5

4






Pres

in

Ori

gina

l C

onse

rvad

o (%

)1

0

20

40

60

80

100

1 2 3 5

4






Pres

in

Ori

gina

l C

onse

rvad

o (%

)1

Factor de Recobro (%)( ) 3143560 piesShAGOES

gi

wi ==

( )Barriles

oi

wiShAPOES =

= 17758

nSwi

Swi =

nh

h i=n

i=

cv|vt wx \zx|xt wx

ltv||x cxyx

=1b

tb

VVP

PPY

HIDROCARBURO

Ing. Jos S. Rivera V.

Dedicatoria Prctica de Ingeniera de yacimientos petrolferos

Autor: Ing. Jos S Rivera V.

DEDICATORIA A Carmen Rosa, Leonardo, Salvador y Andreina; por haber sido principales motivo de

inspiracin, para la escritura de este libro; y que sirva como punto de partida para su futura

formacin.

Agradecimiento Prctica de Ingeniera de yacimientos petrolferos


AGRADECIMIENTO El autor expresa su agradecimiento a los estudiantes y profesores de la Universidad de

Oriente, por motivarlo ha escribir sus experiencias, y conocimientos en el arte de la

Ingeniera de Yacimiento. Por otra parte, sin la valiosa colaboracin de la Ingeniero

Yohanny Alfonzo, en la trascripcin y correccin de la literatura, no hubiese sido posible

lograr organizar el material didctico como se presenta en este libro. Tambin el autor

expresa su gran agradecimiento al Dr. Gonzalo Rojas; por su colaboracin en la revisin

del material tcnico, y la motivacin a la publicacin del mismo.

Prcticas de Ingeniera de Yacimientos Petrolferos Jos S. Rivera V; Ingeniero de Petrleo egresado de la Universidad Tulsa, Oklahoma en 1976, Master en Ciencias de la Ingeniera, en la misma universidad (1978), y revalidacin de titulo de Ingeniero de Petrleo en la Universidad Central de Venezuela, en Caracas en 1982.Previamente a los estudios universitarios haba obtenido el titulo de Tcnico en Petrleo (1966) en La Escuela Tcnica Industrial Luis Caballero Mejias de Caracas Venezuela.

Se inicia en la industria petrolera en Abril de (1967), como tcnico asistente de ingeniera de yacimientos en la empresa Mobil Oil Co.de Venezuela en el campo de Anaco estado Anzotegui. En (1969) es transferido al grupo de Estudios Especiales en Caracas, desempendose como Tcnico Mayor Asistente de Ingeniera de yacimientos. En (1972) se une al Ministerio de Minas e Hidrocarburos, en la Direccin General de Hidrocarburos, donde se desempe como Tcnico Mayor de Recuperacin Secundaria para las reas del Occidente y Oriente de Venezuela. En (1978) es nombrado ingeniero Inspector de Campo rea VI de San Tom, Ministerio de Energa y Minas, Estado Anzotegui. (1981) Ingeniero Mayor de Yacimientos Faja Petrolfera del Orinoco, Gerencia Operacional de Crudo Pesado. Meneven S.A., San Tom, Anzotegui. (1983) es nombrado Supervisor de Operaciones Ingeniera de Yacimientos (Reacondicionamiento, Reparaciones y Rehabilitacin de Pozos rea de crudos mediano) Meneven S.A. San Tom Anzotegui. (1986) se desempea como Supervisor de Ingeniera de Yacimientos Crudo Pesado Gerencia Tcnica Explotacin Corpoven S.A. San Tom Anzotegui. (1988) Supervisor de Estadsticas de Petrleo y Gas, Gerencia Tcnica Explotacin Corpoven S.A. San Tom Anzotegui. (1990) Ingeniero Mayor de Proyectos rea de crudos Liviano-Mediano Dto. San tome. Corpoven S.A. Puerto la Cruz Anzotegui. (1995) Lder de Proyectos rea San, Tom, empleando tecnologa de punta, proyectos de recuperacin adicional. Corpoven S.A. Puerto la Cruz Anzotegui. (1998) Auditor Tcnico Proyecto Reactivacin Campo Socororo PDVSA. Puerto la Cruz Anzotegui, Convenio PDVSA UCV. Diciembre 1998 Jubilado de PDVSA. Puerto la Cruz Anzotegui.

En el campo docente se ha desempeado como Profesor de la Escuela De Ingeniera, Departamento Petrleo de la Universidad De Oriente Ncleo Anzotegui, Puerto la Cruz desde (1994). Ha sido Jurado principal de alrededor de 50 tesis de grado y Asesoras a ms de 45 tesis para la formacin de Ingenieros de Petrleo UDO. Actualmente dicta la ctedra de Ingeniera de yacimientos II. Tambin ha sido Instructor De Curso Bsico De Ingeniera De Yacimientos De Petrleo Y Gas. Para PDVSA A travs de su filial CIED, y Tutor Del Programa de ingeniara Yacimientos De Gas en Puerto la Cruz estado Anzotegui, Asesora y cursos del programa PIA para PDVSA. Maturn Estado Monagas.

Como gremialista, fue Presidente de la Sociedad de Ingenieros de Petrleo seccin Oriente en (1985-86), reelecto para el periodo (1986-87). Primer Vocal de La Junta directiva de Colegio de Ingenieros del Estado Anzotegui, Barcelona periodo (1989-1990), Tesorero de La Junta directiva de Colegio de Ingenieros del Estado Anzotegui, Barcelona periodo (1991-1992). Presidente y organizador de La V Exposicin De Equipos Petroleros en El Oriente de Venezuela San Tome Anzotegui. (1986). Asesor organizador de la primera exposicin de Equipos Petroleros del Estado Monagas Maturn. (1988). Es miembro del Colegio de Ingenieros de Venezuela, Sociedad venezolana de Ingenieros de Petrleo, Sociedad venezolana de Gelogos, y SPE Society Of Petroleum Engineer.

Prologo Prctica de Ingeniera de yacimientos petrolferos


PROLOGO La informacin de los principios de la ingeniera de yacimientos, aplicable a los clculos

del da a da por los ingenieros de yacimiento; y actualizada con las tecnologas de punta

recientes, se hayan dispersas y en una gran variedad de documentos e idiomas diferentes al

Castellano. Este hecho dificulta el trabajo al ingeniero de habla hispana con poco

conocimientos de otros idiomas.

La idea del autor es reunir en un solo compendio los principios fsicos, matemticos; as

como la teora del comportamiento de los yacimientos petrolferos bajo diferentes

esquemas de explotacin, y que sean de fcil acceso y aplicacin, para el ingeniero que

dispone de muy poco tiempo para consultar las diferentes bibliografas, durante su trabajo

cotidiano. Por otra parte tambin es la intencin detrs de este compendio, ayudar a los

estudiantes de la ingeniera de petrleo, en el estudio y desarrollo de sus conocimientos en

las aulas de la Universidad.

El libro esta compuesto de XI Capitulo, siendo los primeros cuatros dedicados al

conocimiento de las propiedades de las rocas y los fluidos, distribucin de los mismos y

clculos para estimacin de su comportamiento, el Capitulo V permite hacer un estimado

de los hidrocarburos, tanto gas como petrleo original en sitio, usando los mtodos

volumtricos, y estocsticos o probabilisticos, el Capitulo VI es dedicado a las pruebas

especiales de los pozos usando mtodos tradicionales y modernos para optimizar la

produccin de los mismos bajo esquemas de agotamiento de la presin, y que pude ser

complementado con el estudio de declinacin de la produccin que se presenta en el

Capitulo VIII. El Capitulo VII y IX presenta las ecuaciones y principios para los procesos

de recuperacin secundaria, los cuales son complementados con el Capitulo X, donde se

presenta los mtodos de recuperacin mejorada usando tecnologas de la aplicacin de

solventes y productos qumicos. Por ultimo el Capitulo XI, hace referencia a los

principios de simulacin analtica y numrica.

Jos S Rivera Septiembre 2004

Introduccin Prctica de Ingeniera de Yacimientos Petrolferos


I

INTRODUCCIN

Durante el desarrollo de los estudios de los yacimientos, modernamente el ingeniero de

yacimiento se consigue con la incertidumbre de la validez de los datos disponibles, tanto en

yacimientos maduros, como en yacimientos nuevos, la validez o precisin de los datos

usados, en el desarrollo de un estudio de ingeniera de yacimiento, es fundamental para la

prediccin y desarrollo de programas de explotacin ptimos de los yacimientos.

Modernamente la industria petrolera se ha visto en la necesidad de crear grupos inter-

disciplinarios (Ingenieros de petrleos, gelogos, geofsicos, petrofsicos, ingenieros de

produccin, entre otros), para garantizar la obtencin y anlisis de los datos que permitan

desarrollar estudios de los yacimientos, de forma tal de obtener resultados acordes a las

condiciones inherentes a la produccin esperadas de las reservas existentes en el

yacimiento.

Adquisicin De Datos De Ingeniera De Yacimientos

Uno de los mayores problemas de la ingeniera de yacimientos es la obtencin de

datos confiables, y precisos para trabajar. Muchos datos requieren una planificacin previa

a su adquisicin y otros datos deben ser obtenidos durante la completacin de los pozos o

durante la etapa inicial de produccin, aunque la obtencin de la mayora de los datos es

relativamente costosa, su valor econmico es difcil de justificarlo o explicarlo

inicialmente. No obstante, ms tarde en la vida del yacimiento, cuando esos datos son

necesitados para predecir el comportamiento del yacimiento en forma precisa o para

determinar o proponer econmicamente un nuevo esquema de explotacin, o de

recuperacin mejorada, el valor econmico debe ser claro, y los costos del dato se

convierte en inconsistente. Entonces es demasiado tarde para determinar alguno de los

datos ms importantes con precisin.

Esta es una responsabilidad del gerente de produccin, mantener los costos lo ms

bajo posible. El tiene un grupo de ingenieros que son pagados para guiarlo, de tal forma de

no cometer errores tanto desde el punte de vista de ingeniera como econmico. Como se



II

indico muchos de los datos del yacimiento, deben ser obtenidos durante la perforacin de

los pozos, o durante las pruebas iniciales de produccin. No obstante hay que considerar la

posicin del gerente de produccin. El ha pasado anos y literalmente ha gastado millones

de dlares de la empresa en exploracin, perforacin y completacin de pozos

exploratorios. Ahora el esta en una posicin para iniciar la colocacin de los barriles de

petrleo en el tanque, algunos de los ingenieros quieren producir el pozo a una tasa muy

baja aunque le sugieran cerrar el pozo por un periodo extendido para obtener datos del

yacimiento que podran tener algn valor vago econmicamente dentro de 5 a 10 anos.

Obviamente, el gerente a menudo ira sobre la prueba del ingeniero de yacimiento.

La situacin del gerente es fcilmente entendible, pero seria muy difcil la posicin

del ingeniero como responsable del dato, y no ser tan fcil de explicar dentro de 5 a 10

anos mas tarde, cuando se pone en claro que no se insisti en una prueba apropiada?.

Se debe poner los mejores esfuerzos para explicar, y justificar la ausencia de esos datos que

puede significar mas tarde cuando no se pueda modelar el yacimiento, para explicar de

donde proviene el exceso de agua o gas, o cuando concluir mostrando que un proyecto de

inyeccin de agua trabajara o cuando no se puede evaluar la aplicabilidad de algn proceso

para mejorar el recobro a un yacimiento en particular.

Al momento de perforar y completar un pozo, los ingenieros deben estar con el mejor

argumento y con carcter persuasivo (con tctica) para influenciar al gerente de produccin.

Un argumento es mostrarle la posible ganancia financiera: Si esos datos hacen posible la

justificacin de recobrar un dcimo de 1% del petrleo adicional, la empresa engrosara X

dlares adicional. Esa tcnica usualmente impresiona. Si la prueba no se hace, el ingeniero

deber escribir una carta para el archivo de pozo, con copia para el gerente, explicando sus

ideas. Ms tarde cuando se pregunte por la informacin (datos), por qu no fue obtenida?,

los ingenieros pueden ir a los archivos, y cerciorarse que las pruebas fueron requeridas a su

debido tiempo.



III

Planificacin De La Obtencin De Datos Requeridos Previo A La Perforacin.

Datos de Log, de ncleo y quizs de drillstem test (DST), pueden ser obtenidos

solamente si se planifica su adquisicin previamente a la perforacin de los pozos. Todos

esos datos pueden ser de extrema importancia en el estudio de un yacimiento.

Los programas de registro de pozos (Logging), deben ser diseados cuidadosamente

con la cooperacin del ingeniero de registro de la empresa, el gelogo y un representante de

la compaa de servicio de registro. Los ingenieros deben planificar la determinacin del

espesor neto de la arena, la porosidad y la saturacin mediante los registros de los pozos.

Un diseo apropiado de los registros para este propsito naturalmente debe ser considerado

el tipo en articular de la roca del yacimiento, rea geogrfica, anticipadamente los fluidos

del yacimiento y el mtodo de perforacin que debe emplearse. La mayora de los

ingenieros de yacimientos no tienen el conocimiento detallado del mtodo de registros

necesariamente tan interesados en la porosidad y necesario para desarrollar tal diseo por

su propio criterio, de tal forma que pone en uso toda la ayuda que este a su disposicin.

Una palabra de precaucin probablemente vale la pena. Los gelogos no estn en

los datos de saturacin como los ingenieros de yacimiento El inters principal de los

gelogos es en la litologa indicada. Consecuentemente se debe ser muy cuidadoso con las

compaas de registro que tienen capacidad cuantitativa. En general, es peligroso tratar de

ahorrar dinero en los registros cuando se necesitan datos de registro cuantitativo. Obtener

registros de precisin e interpretacin de precisin es difcil bajo condiciones, de tal forma

de sentirse in complacido en recortar la tasa de los servicios de registro.

La necesidad de los datos de ncleo es mas a menudo sentido cuando se hace un

estudio de recobro mejorado de petrleo mas tarde en la vida del yacimiento. Cuando un

ncleo es disponible en los almacenes, los datos de laboratorio pueden ser aplicables a un

yacimiento en particular y pueden ser a menudo obtenidos usando un mtodo de

restauracin en el laboratorio. De otra manera los anlisis deben ser basados bajo datos

empricos y analogas con una cantidad correspondiente de incertidumbre. A tal tiempo, los

ncleos y datos de ncleo pueden ser invaluables.

El trabajo rutinario de yacimiento requiere de un conocimiento de la permeabilidad

absoluta, variacin estadstica de la permeabilidad y posicin original de los contactos



IV

Agua Petrleo y Gas Petrleo. Los datos de permeabilidad son disponibles solamente

de las anlisis de ncleo, y los contactos originales Agua Petrleo y Gas Petrleo son

generalmente mejor evaluados de un estudio de saturacin de ncleo. Adicionalmente los

valores de porosidad obtenidos de los registros son comparados con los datos del ncleo, y

los datos del ncleo a menudo indican claramente deficiencia en los programas de registro.

Los datos de saturacin de los ncleos convencional son inusuales relativamente, en

trminos de los valores absolutos obtenidos. Los datos de los ncleos no hacen

cuantitativamente necesario los datos de los registros obtenidos en cada pozo y una muestra

del registro resulta mayor que la del yacimiento (El problema de cuan desarrollado es el

ncleo del pozo para obtener una buena descripcin del yacimiento va mas all de los

alcances de este libro. El punto ms importante es la necesidad de establecer un programa

de toma de ncleo.).

La prueba DST debe ser incluida en la programacin de perforacin. El punto que

necesita ser hecho es que un DST debe ser corrido de una manera cuantitativa que permita

determinar tantos datos del yacimiento como sea posible. Un DST provee la oportunidad

para obtener algunos datos del yacimiento temprano en la vida de los pozos. No obstante es

sorprendente el numero de DST que son corridos en tal manera esos datos pueden ser

obtenidos de la prueba de los datos, por ejemplo solamente los datos de produccin son

mediados con suficiente posicin para ser usados. Consecuentemente la primera

responsabilidad del ingeniero sobre un DST es hacer claro de la compaa de servicios que

los datos de presin son deseados con suficiente precisin para los anlisis cuantitativos.

Tambin debe asegurarse que el DST es diseado de tal forma que tal esfuerzo es

hecho para estadsticas de la presin inicial del yacimiento directamente. Abreviando, esto

requiere un periodo de flujo inicial suficientemente largo para aliviar la presin del

yacimiento alrededor del pozo de la superpresin causada por la presin esttica del lodo de

perforacin y no un periodo corto para evitar tener con el uso de un grafico de Horner

determinar la presin del yacimiento. Una lectura en la superficie de la presin de fondo de

pozo y la capacidad de flujo multitasa de la mayora de los equipos de DST minimizan el

problema asociado con la medicin directa de la presin del pozo. Estos equipos permiten

comenzar con un periodo de flujo muy corto, quizs 5 minutos, se observa la restauracin



V

de la presin, se corre otro periodo de flujo corto, se observa la presin y se continua este

procedimiento hasta estar satisfecho de tener la presin inicial del yacimiento observada.

Cuando se corre con suficiente precisin y cuidado, la restauracin de presin del

DST permite determinar la permeabilidad efectiva sin daos de formacin al igual que

mide el dao en la formacin, ejemplo, el factor de relacin de dao. Si el plan de

completacin de los pozos incluye tratamiento masivo de los pozos tales como:

fracturamiento hidrulico masivo, una prueba corrida antes del tratamiento puede ser la

nica oportunidad de determinar la permeabilidad de la formacin.

Si en el registro de pozo u otro formacin indican la presencia de un contacto Agua

Petrleo o Gas Petrleo en el yacimiento produciendo, se debe tener cuidado para

determinar la posicin de tales contactos la mayor precisin posible antes de iniciar la

produccin. Se deben tomar muestras de pared para verificar si los contactos pueden ser

definidos con precisin. Si los resultados son re-cuestionables, muestra de los fluidos de

pared pueden ser empleados para definir los contactos. Se debe recordar que cuando la

produccin es inicial, puede producirse conificacin y en algunos casos la habilidad para

definir los contactos por los pozos pueden ser perdidos para siempre.

Datos Del Yacimiento Obtenibles Temprano En La Vida De Los Pozos La permeabilidad sin dao, la medicin de dao en los pozos, la relacin gas-petrleo

inicial, presin inicial del yacimiento, la distancia de las barreras ms cercanas, y la

discrepancia del rea de drenaje, pueden ser determinados mas precisos durante el periodo

inicial de flujo o el periodo de restauracin de la presin de los pozos. Tambin una

muestra de fluidos para el anlisis de laboratorio del factor volumtrico del petrleo, y el

factor volumtrico del gas (datos PVT) pueden ser obtenidos temprano despus de hacer las

pruebas de flujo.

Las pruebas iniciales de flujo representan uno de los mejores sino la fuente mas vista de

datos del yacimiento. La prueba de flujo inicial es tomada en el tiempo que las condiciones

del yacimiento es mejor conocida. Despus que un pozo ha producido por un periodo de

tiempo, la saturacin del gas, la presin del yacimiento y la viscosidad de los fluidos



VI

pueden ser cuestionables. No obstante durante el periodo inicial de flujo todos esos valores

pueden ser precisos y acertados. Tambin, el pozo esta actuando infinito en ese tiempo, el

cual puede ser cuestionable mas tarde en la vida del pozo. Todas esas cosas hacen posible

la evaluacin de prueba de cada o restauracin precisa para obtener la permeabilidad sin

dao, una medida de dao, y algunas descripciones del rea de drenaje. Se debe tomar

cuidado en la medicin de la relacin gas-petrleo inicial con precisin. Esta representa

generalmente la medida mas precisa del gas original en solucin.

Una prueba inicial de flujo no siempre es fcil de obtener. Puede ser que haya una cantidad

de presin por el gerente para poner el pozo en su pico produccin, y cualquier demora tal

como una prueba de flujo controlada pude ser obviada. Adicionalmente a esa poltica de

dificultades, hay generalmente pruebas difciles de tomar. La mayor problemtica es

durante la seccin de perforacin de los pozos del yacimiento, partculas de lodo, y ripios

son forzados dentro del yacimiento, los cuales daan la permeabilidad alrededor del pozo.

Ese dao no causara dificultades de las pruebas, excepto que los cortes no son estables

inicialmente y continan movindose fuera de la formacin durante el periodo de flujo

inicial. Esto significa que el pskin- la cada adicional de presin causada por el dao alrededor del pozo esta siendo reducido continuamente durante el periodo de flujo inicial.

Un anlisis de los datos de presin bajo esas condiciones es imposible. Con el pozo

fluyendo a una tasa constante, la presin de fondo del pozo puede estar incrementndose en

lugar de decrecer como seria si pskin fuese constante. Entonces es necesario continuar produciendo el pozo y observando la presin de fondo hasta que la presin se estabilice o

este declinando. Entonces si una prueba de declinacin de presin a tasa constante es

deseada, el pozo deber ser cerrado hasta que la presin se aproxime a la presin inicial y la

prueba pueda ser iniciada.

Una vez que la presin del yacimiento haya declinado hasta un valor menor que el de la

presin de saturacin, es muy difcil obtener muestra representativa de los hidrocarburos

originales del yacimiento. Esto es causado por la dificultad de obtener muestra con la

relacin gas-petrleo correcto. Equipo toma muestra de fondo y la tcnica de muestreo

estn disponibles para intentar obtener muestras representativas bajo esas condiciones, pero

la verdad permanente es que muy difcil de hacer.



VII

No obstante, una muestra de petrleo puede ser tomada con el toma muestra de fondo

mientras el pozo este fluyendo a una presin de fondo mayor que la presin del punto de

burbujeo con poca o no dificultad. As es muy importante para el ingeniero estar seguro que

una muestra para un PVT fue obtenida en el yacimiento tan pronto despus que la

produccin del yacimiento comenz. Aqu otra vez, habr probabilidad de ser reluctante en

la parte del gerente para aprobar cerrar el pozo o restringir la produccin para obtener la

presin de fondo fluyente lo mas alto posible. No obstante esta tcnica es requerida para

obtener la muestra para PVT.

Obtencin de Datos Rutinarios de Yacimientos.

Estudios de yacimiento con sentido debe ser completo de tal forma que el recobro de

petrleo final, el recobro del gas y la tasa de produccin puedan ser maximizadas. Tal

estudio esta basado en balance de materiales, el cual requiere del promedio de la presin y

las correspondientes producciones acumuladas de petrleo, gas y agua, por pozos y los

yacimientos.

Probablemente el nico grupo de esos datos que es apto a ser correctos sin ningn

esfuerzo en la parte de ingeniera, es la produccin total de petrleo. Debido a que el

petrleo siempre es vendido, y una medida precisa de la cantidad de petrleo producido es

obtenida. Cuando el gas es vendido, el gas total producido tambin es conocido con

precisin. No obstante, en la plataforma mundial la mayora del gas producido como

resultado del petrleo producido, es quemado a la atmsfera quemados en mecheros. El

ingeniero tambin debe tomar cuidado en tomar en cuenta cuando el gas es vendido, debido

a que el gas vendido a menudo es iniciado durante algn tiempo de la vida del yacimiento

cuando la demanda para el gas natural alcanza un punto que hace la venta del gas rentable y

econmico.

Previamente al tiempo cuando la venta del gas es iniciada, el ingeniero deber ver las

estadsticas del gas producido con considerable escepticismo. Estas medidas raramente son

llevadas con cuidado y asentadas sin haber sido verdadera medidos. Por ejemplo. En las

plataformas costa afuera donde se maneja la produccin de varios pozos, para los

yacimientos con desplazamiento por gas en solucin, la misma figura de la relacin gas-



VIII

petrleo fueron reportadas por varios meses. Obviamente la produccin del gas durante ese

periodo no ha sido medida, aunque el gas total producido fue muy difcil de asentar.

Una figura de produccin que generalmente es conocido aun con menos precisin que el

gas quemado, es el agua producida. No obstante, el agua producida es justamente tan

importante en el clculo de balance de materiales como la produccin del petrleo y el gas.

Naturalmente, nunca hay un valor econmico para el agua producida sin el petrleo.

Consecuentemente, el bombeo el personal general responsable por mantener un asiento

de produccin,- se preocupa muy poco a cerca del numero asentado del agua producida.

Generalmente, la mitad del esfuerzo es hecho para medir el agua producida, y no es usual

encontrad la produccin diaria de agua reportada exactamente el mismo ano despus del

ano. Aqu otra vez, el uso medidor de desplazamiento-positivo en el tanque que se drena

peridicamente es recomendado, y el ingeniero debe estar continuamente preocupado a

cerca de la precisin de la medicin del agua producida reportada.

Aunque la produccin total de petrleo, agua y gas reportada para un campo sea precisa, el

ingeniero debe preocuparse por la manera como la produccin fue alocada a los pozos

individuales en el campo. La distribucin de produccin a los diferentes pozos, deben ser

basados en las pruebas de produccin que son tomadas peridicamente (quizs mensual o

semanal) cuidadosamente para cada pozo.

Una visin que el ingeniero de yacimiento malamente trata, es de juzgar mas tarde la

permeabilidad y la variacin de la porosidad cotejando la distribucin de la presin con la

produccin reportada para cuatro pozos, cuando realmente fue tomada para un pozo.

Si un yacimiento contiene un contacto inicial de agua-petrleo, uno de las mayores

incgnitas asociadas con el comportamiento del yacimiento es la cantidad de petrleo

dejada atrs del avance del contacto gas-petrleo o agua-petrleo. Quizs la mejor forma de

determinar esos valores con precisin es observando el avance de los contactos a medida

que el yacimiento es producido. En yacimientos muy permeables producidos con pequeas

cadas de presin o cadas de presin total el avance puede ser observado por la relacin

gas-petrleo producido o la relacin agua-petrleo de los pozos individuales a medida que

el contacto alcanza los pozos producidos. No obstante, el resultado en el mayora de los

yacimientos producidos en la formacin de un cono de agua o gas la interpretacin es muy

complicada y los datos de produccin para obtener el avance del contacto.



IX

En tales casos puede valer la pena y econmicamente perforar un pozo equipado con el

propsito de observar el avance del contacto (pozo observador). Estos pozos nunca son

producidos mayormente ellos estn equipados con el revestidor de plstico opuesto al

yacimiento. Entonces un registro especial (logging) puede ser usado, para determinar el

avance del contacto sin la influencia de la produccin de los pozos productores. En la

superficie aparentemente estos pozos son extremadamente caros. No obstante cuando

millones de petrleo son puestos en el tanque, la inversin en una serie de pozos

observadores pueden mostrar ganancias considerables.

Guas para la adquisicin de datos de la ingeniera de yacimiento.

La importancia de tener datos de yacimiento al tiempo apropiado en la vida del yacimiento,

pueden ser sobr enfatizadas, el ingeniero solo tiene una oportunidad para obtener datos,

como ncleos, registros de pozos (logging), y la presin inicial para un yacimiento en

particular. Tambin sin una planificacin apropiada nunca conocer la cantidad de petrleo

gas y agua producida de los pozos individuales del yacimiento, o la presin correspondiente

del yacimiento. Sin datos precisos del yacimiento, el ingeniero de yacimiento puede hacer

solo especulaciones.

Listas de datos que el ingeniero debe considerar:

Planificacin durante el desarrollo.

a. Proveer para la produccin individual para cada yacimiento el uso de

completacin mltiple o dual de los pozos o planificar la deplecin de un

yacimiento a un tiempo dado y el des-taponamiento.

b. El uso de la medicin por desplazamiento positivo del petrleo, gas y agua

en cada pozo, para dar la mejor alocacin posible de la produccin para el

yacimiento en cada pozo.



X

Durante la perforacin.

a. Uso de un programa de registro de pozos capaz de determinar la porosidades

y las saturaciones.

b. Proveer de suficientes ncleos, para dar un buen anlisis estadstico de la

porosidad y de la permeabilidad, almacenaje no son necesario para su

anlisis.

c. Cuando la prueba convencional (DST) es corrida, asegurarse que el

procedimiento de la prueba incluye un esfuerzo para obtener la presin

inicial del yacimiento directamente. Tambin obtener los datos de presin

con precisin para un anlisis cuantitativo, por ejemplo pedirle a la

compaa de prueba un anlisis cuantitativo de los datos de presin que

debern ser hechos.

d. Cuando el programa de registro indica un contacto inicial de agua-petrleo

o gas-petrleo usar muestras de pared o muestra de fluidos para definir los

contactos.

Durante el inicio de la produccin

a. Medir la presin inicial del yacimiento, usando un dispositivote medicin

de presin de fondo antes que el pozo sea puesto a produccin.

b. Producir el pozo hasta alcanzar una tasa razonablemente constante o

declinacin. Cerrar el pozo hasta que la presin de cierre se aproxime a la

presin inicial del yacimiento. Entonces proceder a pruebas de declinacin

de presin a tasa constante o prueba de restauracin.

c. Si es un pozo exploratorio exitoso, o si este es suspendido, entonces la

produccin para un nuevo yacimiento tomar muestra de fluido de fondo para

el anlisis PVT, tan pronto sea posible despus de iniciar la prueba de flujo.



XI

Durante la viada productiva.

a. Disear programa de pruebas que permitan alocacin de la produccin con

precisin cada pozo individual y el yacimiento.

b. Revisin peridica del bombeo y el equipo de medicin para asegurar que la

medida y la alocacin de produccin para los pozos individuales y para el

yacimiento sean precisos.

c. Disear programas de registros de presiones que provean peridicamente la

determinacin de la presin promedio del yacimiento.

d. Considerar la perforacin de pozos observadores usando revestimiento

plsticos (no productores) y mtodos de registros apropiados (logging) para

observar el avance de los contactos agua-petrleo y gas-petrleo de los

yacimientos.

Contenido Practica de Ingeniera de yacimientos petrolferos


CONTENIDO INTRODUCCIN.I CAPITULO I .................................................................................................................2

PROPIEDADES DE LAS ROCAS..............................................................................2 Caractersticas de las Rocas de los Yacimientos:......................................................2 1.0 Propiedades Fsicas De Las Rocas De Acumulacin...........................................3

1.1. Porosidad () .................................................................................................4 Porosidad Absoluta. .................................................................................5 Porosidad Efectiva. ..................................................................................5

Determinacin De La Porosidad Efectiva. ...................................................5 Porosimetro de Boyle. ...............................................................................12 Porosimetro Ruska. ...................................................................................14 Mtodo de expansin del gas obtenido en los poros...................................15 Mtodo de Inyeccin de Mercurio.............................................................16 Mtodo de Prdida de Peso. ......................................................................19 Mtodo de Saturacin de la Muestra de un Lquido. ..................................20 Mtodo Aditivo de Saturaciones de Fluidos. .............................................20 Determinacin de Porosidad en Muestras Grandes. ...................................22 Determinacin de la Porosidad Absoluta. ..................................................23

1.2 Factores Geolgicos Que Afectan La Porosidad............................................23 Porosidad Primaria.................................................................................23 Porosidad Secundaria.............................................................................24 Porosidad de las Areniscas. ....................................................................24 Consolidacin (compactacin). ..............................................................25 Cementacin..........................................................................................25 Proceso de Re-Cristalizacin. ................................................................26 Porosidad de las Calizas.........................................................................27 Las calizas con Porosidad Cretcea........................................................30 Las Calizas con Porosidad Granular-Sacaroidal. ....................................30

RESUMEN DE DEFINICIONES..............................................................................31 BIBLIOGRAFIA SELECTA SOBRE LA POROSIDAD DE LAS ROCAS ...............33 REFERENCIAS .......................................................................................................35



CAPITULO II ..............................................................................................................37

FUNDAMENTO DEL FLUJO DE LOS FLUIDOS...................................................37 2.0 PERMEABILIDAD (K)...................................................................................37 2.1 Efecto Klinkenberg. .........................................................................................43 2.2.1 Permeabilidad Absoluta. ...............................................................................45 2.2.2 Permeabilidad Efectiva..................................................................................45 2.2.3 Permeabilidad Relativa..................................................................................45 2.3 Flujo Horizontal...............................................................................................49 2.4 Flujo Vertical ...................................................................................................52 2.5 Flujo Radial .....................................................................................................55 2.6 Viscosidad De Los Crudos. ..............................................................................60

REFERENCIAS .......................................................................................................62 CAPITULO III.............................................................................................................64

3.0.- SATURACION Y DISTRIBUCION DE LOS FLUIDOS .............................64 3.1.- Tensin Superficial E Interfacial................................................................67 3.2.- Humectabilidad: ........................................................................................70 3.3.- Presin Capilar ..........................................................................................74

3.3.1.- Relacin Entre Presin Capilar Y Saturacin De La Fase Mojante:......80 Efecto del Tamao y Distribucin de los Poros......................................81 Efecto de la Historia del Proceso de Saturacin:.....................................82 Efecto del Tipo de Fluidos y Slidos Envueltos: ....................................83

3.3.2.- Medidas De Presin Capilar: ...............................................................83 3.3.3.- Conversin De Datos De Laboratorio: .................................................84 3.3.4.- Curvas De Presin Capilar Promedio:...................................................86

3.4.- Permeabilidad Relativa. ................................................................................90 3.4.1.-Determinacin De Las Curvas De Permeabilidades Relativas ...................94 3.4.2.- Procesos De Desplazamiento O De Flujo No Continuo: .......................95 3.4.3.- Mtodos Utilizando Datos de Presin Capilar .........................................95 3.4.4.- Utilizando Datos de Campo. ...................................................................96

3.5.- Utilizando Ecuaciones Empricas. ..................................................................97 3.5.1.- Correlaciones para Dos Fases: ................................................................97

3.5.1.1.- Wahl y Asociados..............................................................................97 3.5.5.2.- Corey y Asociados.............................................................................98 3.5.1.3.- Torcaso y Willie: ............................................................................100 3.5.1.4.- Pirson: ............................................................................................100 3.5.1.5.- Spivak: ...........................................................................................101

3.5.2.- Correlaciones para Tres Fases:.............................................................101 3.5.2.1.- Willie y Gardner:............................................................................101 3.5.2.2.- Stone: .............................................................................................102

REFERENCIAS .............................................................................................104



CAPITULO IV....................................................................................................................................107 4.0 COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS EN EL YACIMIENTO.......................................107

4.1 Presin Del Yacimiento .....................................................................................................107 4.2 Temperatura Del Yacimiento. .............................................................................................109 4.3 Viscosidad De Los Crudos..................................................................................................109 4.4 Fluidos De Los Yacimientos. ..............................................................................................111

4.4.1 Diagrama De Fase........................................................................................................111 4.4.2 Presin de Vapor de una Sustancia Pura .......................................................................114 4.4.3 Condensacin Retrograda.............................................................................................115 4.4.4 Propiedades Intensivas. ................................................................................................115 4.4.5 Propiedades Extensivas. ...............................................................................................115 4.4.7 Lneas de Isocalidad.....................................................................................................115

4.5 Los Cinco Fluidos De Los Yacimientos ..............................................................................116 4.5.1 Yacimientos de Gas. ....................................................................................................118 4.5.2 Yacimientos de Lquidos..............................................................................................118 4.5.3 Gas Seco......................................................................................................................119 4.5.4 Gas Hmedo. ...............................................................................................................120 4.5.5 Gas Retrogrado. ...........................................................................................................122 4.5.6 Petrleo Voltil (Cuasi-Critico). ...................................................................................124 4.5.7 Petrleo Negro.............................................................................................................126 4.5.8 Sistemas De Gas Condensado Con Zona De Petrleo....................................................128

4.6 Anlisis De Los Fluidos Para Un Sistema De Gas Petrleo Crudo.....................................129 4.6.1 Preparacin De Datos De Anlisis De Fluidos Para Uso En Clculos De Yacimientos...133 4.6.2 Suavizando Datos De Laboratorio ................................................................................134 4.6.3 Datos De Los Volmenes Relativos Total.....................................................................135

4.7 Uso De Correlaciones .........................................................................................................136 4.7.1 Peso Molecular ............................................................................................................137 4.7.2 Gravedad especifica .....................................................................................................138 4.7.3 API (Solamente Petrleo).............................................................................................139 4.7.4 Densidad A Condiciones Estndar (60 F, 15 C 288 K)..........................................139 4.7.5 Gradiente Gravitacional ...............................................................................................140 4.7.6 Factor Volumtrico Del Petrleo o ..........................................................................140 4.7.7 Densidad Del Petrleo A Condiciones De Yacimiento..................................................141 4.7.8 Determinacin De La Presin En El Punto De Burbujeo. ..............................................142 4.7.9 Determinacin De La Relacin Gas-Petrleo En Solucin. ...........................................143 4.7.10 Determinacin De La Compresibilidad Del Petrleo, (Co)...........................................144 4.7.11 Determinacin De La Viscosidad Del Petrleo, En El Punto De Burbujeo..................146 4.7.12 Determinacin De La Temperatura Y Presin Pseudo Criticas Para Los Gases ............146 4.7.13 Determinacin De La Presin Y Temperatura Pseudo Reducida (Para Gases Solamente). ..........................................................................................................................148 4.7.14 Determinacin Del Factor De Sper Compresibilidad Pseudo-Reducida (Para Gases Solamente). ..........................................................................................................................149 4.7.15 Determinacin de la Presin de Roco, (Pd):................................................................150 4.7.15 Determinacin del factor volumtrico del Gas ............................................................153 4.7.16 Determinacin de la Densidad del Gas a Condiciones de Yacimientos ........................154 4.7.17 Determinacin de la Viscosidad del Gas a condiciones de Yacimientos.......................155

4.8 Tipos De Desplazamientos De Los Fluidos En Los Yacimientos..........................................156 4.8.1 Desplazamiento por Expansin de los Lquidos ............................................................156 4.8.2 Desplazamiento por Gas en Solucin............................................................................156 4.8.3 Desplazamiento por Expansin de la Capa de Gas. ......................................................157 4.8.4 Desplazamiento Hidrulico. .........................................................................................158 4.8.5 Desplazamiento por Segregacin Gravitacional. ..........................................................158 4.8.6 Desplazamiento Combinado.........................................................................................159

REFERENCIA ................................................................................................................................160



CAPITULO V............................................................................................................163

ESTIMADO DE PETRLEO Y GAS IN-SITU ..................................................................163 5.0 Estimacin De Petrleo Y Gas En Sitio. ......................................................163

Mtodo Piramidal.......................................................................................164 Mtodo Trapezoidal ...................................................................................164

5.1 Mtodo Probabilstico. ................................................................................166 5.1.1 Tcnica Monte Carlo. ...........................................................................168

Aplicacin Del Mtodo Determinstico (En Una Hoja Excel): ....................171 Aplicacin Del Mtodo Probabilstico, Monte Carlo (Mediante Un Programa Computarizado Crystal Ball.)..................................................172

5.2 Estimacin Del Petrleo Y Gas En Sitio Mtodos De Balance De Materiales.........................................................................................................178

5.2.1 Yacimientos Volumtricos De Gas. ......................................................182 5.2.2 Yacimientos De Gas Con Influjo De Agua............................................185 Mtodo de Col ...................................................................................188

5.2.3 Yacimientos De Gas Seco Y Volumtricos. .........................................189 5.2.4 Yacimiento De Gas Seco Con Influjo De Agua....................................193 5.2.5 Yacimiento De Gas Condensado Y Gas Hmedo..................................199 5.3 Mtodo Grficos Para La Aplicacin De La Ecuacin De Balance De Materiales Para Yacimientos De Petrleo Negro............................................206

5.3.1.- Mtodo De Havlena Y Odeh............................................................206 5.3.2- Mtodo F-We versus Et....................................................................208 5.3.3 - Mtodo F/Et Versus We/Et..............................................................209 5.3.4.- Mtodo De Campbell. .....................................................................210 5.3.5.- Mtodo (F-We)/(Eo+Efw) Versus Eg/(Eo+Efw)..............................212

5.4 Modelos De Acuferos. ...............................................................................213 5.4.1 Modelos De Acuferos De Hurst-Van Everdingen................................214 5.4.2 Modelos De Acuferos Por Carter-Tracy. ...........................................217 5.4.3. Modelos De Acuferos De Fetkovich..................................................220

5.5 Estimados de Reservas de Hidrocarburos En Los Yacimientos....................222 5.5.1 Reservas de los Yacimientos.................................................................222 5.5.2 Clasificacin de las Reservas. ...............................................................222

Reservas Probadas......................................................................................223 Reservas Probables.....................................................................................224 Reservas Posibles. ......................................................................................225

5.5.3 Mtodos para el Clculo de Reservas ....................................................225 Mtodo Volumtrico ..................................................................................226 Anlisis de las Curvas de Declinacin ........................................................228

REFERENCIAS .....................................................................................................229



CAPITULO VI..........................................................................................................233

ANLISIS DE PRUEBA DE POZO.................................................................................233 6.0 Derivacin De La Ecuacin De Continuidad. ..............................................233 6.1 Ecuacin De Difusividad Radial Para Flujo De Gas. ..................................235 6.2 Solucin Analtica De La Ecuacin De Difusividad Para Yacimientos De Gas. ..................................................................................................................237 6.3 Pruebas De Pozo........................................................................................238

6.3.1 Parmetros Que Se Calculan Con Las Pruebas De Pozo........................238 6.3.2 Tipos De Pruebas De Pozo....................................................................238 Pruebas de inyectividad (Fall-Off). .....................................................239 Prueba Multi-tasa (Multirate test).........................................................239 Prueba Iscronal (anlisis de Deliberabilidad)......................................239 Prueba de Declinacin de Presin (Drawdown)....................................240 Pruebas De Interferencia. .....................................................................240 Pruebas de Restauracin de Presin (Build up test). .............................240

6.4 Usos De Medidas De Presin En Ingeniera De Petrleo. ..........................243 Prueba De Restauracin Ideal. .............................................................245 Prueba de Restauracin Real. ...............................................................248 Recomendacin Para Una Prueba Ideal. ...............................................252

6.5 Comportamiento Cualitativo De Los Campos De Prueba. ...........................254 6.5.1 Efectos y Duracin del Periodo Post Flujo. ..........................................257

6.6 Determinacin de la Permeabilidad.............................................................259 6.7 Procedimiento Para Calcular La Permeabilidad (Mtodo Horner Modificado Por Cobbs- Smith). ....................................................................260 6.8 Dao Y Estimulacin De Los Pozos............................................................261

6.8.1 Interpretacin Del Factor De Dao S. ................................................262 6.8.2 Estimacin Del Radio Efectivo Del Pozo. .............................................262 6.8.3 Calculo De Las Cadas Adicionales De Presin En Las Inmediaciones Del Pozo........................................................................................................263 6.8.4 Calculo de la Eficiencia De Flujo..........................................................263 6.8.5 Efectos de intervalos perforados de forma incompleta..........................264

6.9 Nivel De Presin En La Formacin Circundante. ........................................264 6.9.1 Presin Original Del Yacimiento. .........................................................265 6.9.2 Presin Esttica De La Zona De Drenaje...............................................265

6.10 Prueba De Lmites De Yacimiento ............................................................266 6.11 Pruebas Modernas De Restauracin De Presin Y De Flujo. .....................269

6.11.1 Factores Que Influencian Una Prueba De Flujo. .................................276 6.11.2. Periodo De Flujo Semi-Continuo, Prueba Limite. .............................280

6.13 Anlisis Moderno......................................................................................298 6.13.1 Grafico De La Derivada. .....................................................................301 6.13.2 Anlisis De Restauracin De Presin Con La Curva De La Derivada..301 6.13.3 Calculo De La Derivada.....................................................................305 6.13.4 Estimacin De Doble Porosidad Usando Las Curvas De La Derivada. 309 6.13.5 Diagnostico De Las Curvas De Evaluacin. ........................................311

REFERENCIAS .....................................................................................................314



CAPITULO VII ......................................................................................................316

7.0- Concepto De Desplazamiento Del Petrleo................................................316 7.1 Distribucin De Saturacin En Las Diferentes Etapas De Desplazamiento Con Agua. ...........................................................................316

7.1.2 Ecuacin De Flujo Fraccional. .........................................................318 7.2 Formula De La Tasa De Avance Frontal. .................................................326

7.2.1 Concepto De Zona De Estabilizacin.................................................328 REFERENCIA ....................................................................................................343

CAPITULO VIII ........................................................................................................345

8.0 COMPORTAMIENTO DE LOS POZOS DE PETROLEO............................345 8.1 Curvas Declinacin de Produccin..............................................................345 8.2 Mtodos Utilizados Para el An ...................................346

1. Mtodo Grfico ................. ...................................346 2. Mtodo Estadstico ............ ...................................347 3. Mtodo de la Curva Tipo... ...................................347

8.4 Curvas Declinacin Hiperblic ...................................355 8.5 Curva de Declinacin Armnic ...................................360 8.6 Factores que Afectan las Curva ...................................369 8.7 Estimacin de Reservas con la n...............................371

REFERENCIAS ................................ CAPITULO IX......................................

9.1 Optimizacin Del Desplazamie9.2 Control De La Relacin De M9.3 Criterios Bsicos Para Proyect9.4 Caractersticas Operacional De9.5 diseo de un tratamiento de po9.6 Optimizacin De Recobro En 9.7 Gas Atrapado En Medios Poro9.8 Incremento Del Recobro De GAgua............................................

9.8.1 Produccin De Gas A Alta9.8.2 Uso De Gas Reemplazo. ..

REFERENCIAS ........................ lisis:..............................................................................................................................a...............................a. .............................s de Declinacin ......

s Curvas de Declinaci

.....................................................................373

.....................................................................374

nto Con Agua .............................................375 ovilidad Agua Petrleo. .............................376 os De Polmeros...........................................380 Los Polmeros ............................................383 lmero en un proyecto de inyeccin de agua.384 Campos De Gas............................................386 sos. ..............................................................391 as En Yacimientos Con Desplazamiento Por .....................................................................395 s Tasas.........................................................396 .....................................................................397 .....................................................................399

Captulo X Recuperacin mejorada de Petrleo

Ing. Jos S Rivera V

400

CAPITULO X .................................................................................................................... 401 RECUPERACIN MEJORADA DE PETROLEO....................................................... 401

INTRODUCCIN...................................................................................................... 401 10. Definicin Del Proceso De Recobro Mejorado.................................................... 402

10.1 Inyeccin De lcalis Surfactante Y Polmero................................................ 404 10.1.1 Aplicacin De ASP.................................................................................. 405 10.1.2 Inyeccin De lcalis ............................................................................... 407

10.2 Inyeccin Alterna De Agua Y Gas (WAG)................................................... 408 10.3 Recobro Mejorado por Microorganismos (MEOR). ...................................... 411 10.4 Recobro Mejorado por Gases Miscibles......................................................... 414

10.4.1 Desplazamiento Miscible Con Gas. ........................................................ 414 Primer Contacto Miscible:.............................................................................. 415 Desplazamiento Por Gas Vaporizado:............................................................ 415 Desplazamiento Por Gas Condensado:........................................................... 416

10.5 Recobro Mejorado por Inyeccin de Vapor ................................................... 416 10.5.1 Inyeccin Cclica ..................................................................................... 416 10.5.2 Inyeccin Continua de Vapor .................................................................. 417

10.6 Inyeccin por Combustin ............................................................................. 419 10.7 Calentamiento Por Energa Elctrica.............................................................. 420

10.7.1 Calentamiento Elctrico En Un Solo Pozo:............................................. 420 10.7.2 Calentamiento Elctrico Inter. Pozo Mltiple ........................................ 421

10.8 MISCELANEOS ........................................................................................ 425 10.8.1 Sistemas Gelificantes............................................................................... 425

Ventajas. ......................................................................................................... 426 10.8.2 Inyeccin de Emulsiones. ........................................................................ 427

REFERENCIAS ............................................................................................................. 432

Captulo XI Introduccin a la Simulacin

Autor: Ing. Jos S Rivera V

434

CAPITULO XI.....................................................................................................................435 Introduccin a la Simulacin ...............................................................................................435

11.0.- Simulacin Numrica de Yacimientos. ..................................................................435 11.1.- Tipos De Simuladores Numricos..........................................................................436

Simulador de dos Dimensiones de Flujo Multi-Fsico ...................................436 Los Datos Bsicos Utilizados En Este Modelo Son:.......................................437 Simulador De Tridimensional De Flujo Multi-Fsico.....................................438

Figura 11.3.- Representacin de un yacimiento de rea Pequeo. ..................................439 Ventajas del Simulador De Tridimensional De Flujo Multi-Fsico................439 Simulador De Dos Dimensiones conificacin De Tres Fases .........................440 Simulador De Dos Dimensiones Una Fase En Pozos De Gas.........................441 Simulador De Dos Dimensiones De Flujo Multi-Fsico.................................442 Simulador Composicional Multi-Dimensional, Multi-Componente. ..............442

11.2.- Utilidad De Un Simulador......................................................................................443 11.3.- Fases de la Simulacin de Yacimientos. ................................................................443

Recoleccin de datos. ......................................................................................444 Diseo del Mallado del Yacimiento. ...............................................................445 Montaje e Inicializacin del Modelo de Simulacin. ......................................448 Cotejo Histrico...............................................................................................449 Prediccin. .......................................................................................................449 Anlisis de Resultados.....................................................................................450

11.4.- Anlisis de un Yacimiento para Operaciones de Inyeccin. ..................................450 11.4.1.- Recoleccin de Datos y Pruebas. ..................................................................450 11.4.2.- Tipo de Inyeccin. ........................................................................................451 11.4.3.- Caractersticas de Roca y Fluido...................................................................451 11.4.4.- Disponibilidad de Fluidos para Inyeccin. ...................................................452 11.4.5.- Prediccin. ....................................................................................................452 11.4.6.- Economa. .....................................................................................................452

11.5- Inyeccin de Agua. ..................................................................................................452 11.5.1.- Aspectos Positivos. ......................................................................................453 11.5.2.- Aspectos Negativos......................................................................................454

11.6.- Inyeccin de Gas (Inmiscible). ...............................................................................454 11.7.- Inyeccin de Gas a Alta Presin (Miscible). ..........................................................456 11.8.- Inyeccin de Gas Enriquecido................................................................................456 11.9.- Inyeccin de Nitrgeno. .........................................................................................457 11.10.- Inyeccin de Dixido de Carbono (CO2).............................................................457

REFERENCIAS...................................................................................................................459

Captulo I Propiedades de las Rocas

Autor: Ing. Jos S Rivera V. 1

PROPIEDADES DE LAS ROCAS



CAPITULO I .................................................................................................................2

PROPIEDADES DE LAS ROCAS..............................................................................2 Caractersticas de las Rocas de los Yacimientos:......................................................2 1.0 Propiedades Fsicas De Las Rocas De Acumulacin...........................................3

1.1. Porosidad () .................................................................................................4 Porosidad Absoluta. .................................................................................5 Porosidad Efectiva. ..................................................................................5

Determinacin De La Porosidad Efectiva. ...................................................5 Porosimetro de Boyle. ...............................................................................12 Porosimetro Ruska. ...................................................................................14 Mtodo de expansin del gas obtenido en los poros...................................15 Mtodo de Inyeccin de Mercurio.............................................................16 Mtodo de Prdida de Peso. ......................................................................19 Mtodo de Saturacin de la Muestra de un Lquido. ..................................20 Mtodo Aditivo de Saturaciones de Fluidos. .............................................20 Determinacin de Porosidad en Muestras Grandes. ...................................22 Determinacin de la Porosidad Absoluta. ..................................................23

1.2 Factores Geolgicos Que Afectan La Porosidad............................................23 Porosidad Primaria.................................................................................23 Porosidad Secundaria.............................................................................24 Porosidad de las Areniscas. ....................................................................24 Consolidacin (compactacin). ..............................................................25 Cementacin. .........................................................................................25 Proceso de Re-Cristalizacin. ................................................................26 Porosidad de las Calizas.........................................................................27 Las calizas con Porosidad Cretcea. .......................................................30 Las Calizas con Porosidad Granular-Sacaroidal. ....................................30

RESUMEN DE DEFINICIONES..............................................................................31 BIBLIOGRAFIA SELECTA SOBRE LA POROSIDAD DE LAS ROCAS ...............33 REFERENCIAS .......................................................................................................35



CAPITULO I

PROPIEDADES DE LAS ROCAS

Caractersticas de las Rocas de los Yacimientos: Para que los hidrocarburos permanezcan dentro de los yacimientos, las capas o estratos

subyacentes que lo cobren, deben ser impermeables. De igual manera, los lados tienen

que impedir la fuga de los lquidos. Ciertas condiciones fundamentales deben estar

presentes para que exista un yacimiento, como son: la porosidad de la roca, que indica el

porcentaje de capacidad de almacenamiento del volumen total de la roca; el volumen

total yacimiento que se estima tomando en consideracin su espesor promedio y

extensin; la cantidad de hidrocarburos en sitio, dada por el porcentaje de saturacin, o

sea el porcentaje del volumen que forman los poros y que esta ocupado por los

hidrocarburos. Estos factores bsicos sirven para estimar el aspecto volumtrico del

yacimiento. Para complementar la apreciacin volumtrica en sitio, es muy importante

determinar y aplicar el factor de recuperacin, que presenta el porcentaje estimado de

petrleo que podr producirse durante la etapa primaria de produccin del yacimiento.

Tanto este factor como, por ende, la etapa primaria de produccin, estn ntimamente

ligados al aspecto econmico del desarrollo inicial y la vida productiva subsiguiente del

yacimiento.

Desafortunadamente, no es posible extraer todo el petrleo en sitio del yacimiento. Sin

embargo, no se escatiman esfuerzos por estudiar, investigar y aplicar mtodos que

conduzcan a la extraccin del mayor porcentaje acumulado durante la primera y

segunda etapas de vida productiva del yacimiento y, quizs, si fuese posible, hasta una

tercera y cuarta etapas2.



Figura. 1.1 Roca Del Tipo De Arena Petrolfera.1 (Adoptado De P.D.Krynime.)

1.0 Propiedades Fsicas De Las Rocas De Acumulacin

Al examinar muestras pequeas de rocas de acumulacin, se pueden observar ciertas

variaciones en las propiedades fsicas de la roca de gran inters para el ingeniero de

yacimientos, de los anlisis de ncleos (corazones) o de las pruebas que se realizan

estos, sino vamos a ver el significado de los trminos empleados, de los mtodos de

anlisis y de los resultados en trminos del funcionamiento esperado del yacimiento. Las

tres caractersticas de inters, consideradas en una roca reservorio desde el punto de

vista de ingeniera de yacimientos, son: porosidad, saturaciones de petrleo, gas y agua,

y permeabilidades especifica (absoluta), efectiva y relativa. Estas caractersticas se

estudiaran en el orden mencionado1.



1.1. Porosidad () La porosidad () es la caracterstica fsica mas conocida de un yacimiento de petrleo. Representa los volmenes de petrleo y/o de gas que pueden estar presentes en un

yacimiento petrolfero. Todas las operaciones de produccin , y recuperacin adicional

de los hidrocarburos, estn se basa en su valor.

Uno de los primeros estudios sobre porosidad de una formacin petrolfera fue

presentado por J. F. Carll,, y comparadas con los mtodos presentes, parecieran un poco

crudos. Los experimentos de Carll se realizaron con muestras de roca cuyos poros

estaban un poco obstruidos con petrleo residual que haba sido retenido y con muestras

no saturadas bajo presin. Sin embargo, los experimentos de Carll y sus conclusiones

descartaron la idea que se tena en aquel entonces sobre la existencia de lagos y

corrientes subterrneas de petrleo1,2.

La porosidad de una roca se define como la fraccin del volumen total de la roca

ocupada por el esqueleto mineral de la misma. En los yacimientos de petrleo, la

porosidad representa el porcentaje del espacio total que puede ser ocupado por lquidos o

gases. Dicha propiedad determina la capacidad de acumulacin o de depsito de la arena

y generalmente se expresa como porcentaje, fraccin o decimal.

Cualquiera que sea el mtodo empleado para determinar la porosidad, el equipo

necesario es relativamente simple. La preparacin, pruebas y clculos de porosidad son

trabajos rutinarios que cualquier persona, aun sin experiencia, puede aprender

rpidamente. La aplicacin de los datos y la interpretacin de los resultados, sin

embargo, requieren el conocimiento de un tcnico familiarizado con el trabajo de

yacimientos.

Existen dos clases de porosidad:

Absoluta y Efectiva.



Porosidad Absoluta.

Es el porcentaje de espacio poroso total, con respecto al volumen total de la roca,

considerando los poros que estn o no interconectados entre si . Una roca puede tener

una porosidad absoluta considerable y aun no as tener conductividad a los fluidos,

debido a la falta de comunicacin entre los poros. Este es el caso de las lavas y otras

rocas gneas con porosidad vesicular.

Porosidad Efectiva. Es el porcentaje de espacio poroso intercomunicado, con respecto al volumen total de la

roca. Por consiguiente, es una indicacin de la facilidad a la conductividad de los fluidos

por la roca, aunque no es una media cualitativa de este parmetro.

La porosidad efectiva es una funcin de muchos factores litolgicos. Los ms

importantes son: tamao de los granos, empaque de los granos, cementacin,

meteorizacin y lixiviacin, cantidad y clases de arcillas, y estados de hidratacin de las

mismas. Los mtodos empleados para determinar porosidad experimental se pueden

dividir en dos clases: los diseados para medir la porosidad efectiva y aquellos para

medir la porosidad absoluta.

Determinacin De La Porosidad Efectiva.

Mtodos de determinacin del volumen de los granos .En estos mtodos se toma una

muestra consolidada y se le extraen los fluidos con un solvente y luego se seca. El

volumen total se determina colocando la muestra dentro de un liquido que no penetre en

ella y observando el desplazamiento que ocurre, o bien, saturando primero la muestra y

luego colocando la misma dentro de un liquido apropiado y observando de nuevo el

desplazamiento del liquido. El volumen de los granos o del esqueleto slido de la

muestra se puede determinar por el desplazamiento volumtrico de un gas o de un

lquido, mientras que el volumen de los poros se puede determinar midiendo la cantidad

de lquido requerido para saturar la muestra. Para determinar el; volumen de los granos,



en trabajos que no demandan gran exactitud, se puede emplear otro mtodo que consiste

en dividir el peso de la muestra seca por 2.65 valor promedio de la gravedad especifica

de los granos. La mayora de los minerales encontrados en las rocas de acumulacin rara

vez se desvan de este valor por ms del 3 o 5%.

Los resultados obtenidos, sin embargo, son una medida de la porosidad absoluta mas

bien que de la porosidad efectiva.

El porcentaje de porosidad se puede calcular luego por medio de las siguientes

relaciones:

100.(%) xRocaladetotalVolumen

granoslosdeVolumenRocaladetotalVolumenenPorosidad = (1-1)

100.(%) xRocaladetotalVolumen

porosoVolumenenPorosidad = (1-2)

Cuando se preparan muestras para determinacin de porosidad, es preferible

seleccionarlas con un volumen total de 10 a 20 cc y obtenerlas del centro del corazn o

ncleo original. Las superficies se deben limpiar para eliminar los residuos del lodo de

perforacin. Los fluidos se extraen por medio de un extractor soxhelt, o con un

aparato equivalente, empleando solventes de petrleo tales como tolueno, kerosn,

varsol, etc.

Aunque el cloroformo y el tetracloruro de carbono son excelentes solventes del petrleo

y tienen la ventaja de no ser inflamables, no se recomiendan debido a la posibilidad de

hidrlisis, lo que resulta en la formacin de cidos y, por consiguiente, puede originar

cambios en la porosidad y permeabilidad de la roca por la posible reaccin con el

esqueleto mineral de esta.



Durante la extraccin, las muestras se deben mantener en recipientes de porcelana opaca

o en casquillos o dedales de papel, cubiertas con tacos de algodn o de lana de cristal,

para prevenir la erosin de los granos dbilmente cementados.

Despus de la extraccin, las muestras se secan en un horno a una temperatura de 100 a

105 C y luego se dejan enfriaren un desecador. Esta operacin elimina el solvente y la

humedad de las muestras.

El tiempo requerido para la extraccin se puede reducir considerablemente si las

muestras se saturan primero con el solvente de extraccin. Esta pre-saturacin se puede

efectuar colocando las muestras en un recipiente apropiado en donde el aire ha sido

evacuado con una bomba de vaco o con un chorro de agua, luego admitiendo el

solvente sobre las muestras, y despus admitiendo la presin atmosfrica en el

recipiente. En muestras de permeabilidad muy baja, llegar a ser necesaria la aplicacin

de presin sobre el solvente para obtener una saturacin completa.

Para limpiar ncleos grandes, la aplicacin y reduccin de presin varias veces sobre el

ncleo con una mezcla de anhdrido carbnico y tolueno ha sido un mtodo muy

Determinacin del volumen total efectivo (1952, Stewart y Spurlock).

El volumen total de muestras que han sido extradas y secadas se puede determinar por

medio del desplazamiento volumtrico de mercurio. Los siguientes mtodos han dado

resultados satisfactorios1,2.

1. Se determina el peso de la muestra seca y el peso necesario para sumergirla en

mercurio. La muestra se sumerge retenida por agujas de acero mientras se

determina el peso requerido para sumergir las agujas hasta una profundidad

determinada (Figura 1-2). El volumen total se calcula dividiendo por la densidad

del mercurio (a la temperatura del laboratorio) la suma del peso de la roca y el

peso requerido para sumergir la muestra, menos el peso requerido para sumergir

el aparato sin la muestra hasta la misma profundidad (balanza Westman, 1926).



Figura 1-2 Aparato para la Determinacin del Volumen Total por Desplazamiento

de Mercurio1 (Balanza Westman).

Un picnmetro de acero o de vidrio se llena de mercurio, y se coloca la tapa, la cual

tiene una pequea abertura. La tapa descansa sobre una unin ahusada esmerilada y se

ajusta contra su asiento, mientras que el exceso de mercurio que sale por la abertura se

recoge y se guarda. El picnmetro se destapa, la muestra se coloca sobre la superficie del

mercurio y luego se sumerge con las agujas de la tapa tal como se indica en la Figura 1-

3. La tapa se ajusta de nuevo contra su asiento, lo que causa que una cantidad de

mercurio equivalente al volumen total de la muestra salga por la abertura de la tapa. Las

agujas que sumergen la muestra se deben colocar sobre la misma de tal forma que la

muestra no toque los lados del picnmetro para evitar que queden atrapadas burbujas de



aire. Determinando el volumen o peso del mercurio recuperando en esta ultima

operacin, podemos calcular el volumen total de la muestra.

Figura 1-3 Picnmetro de Acera1,5

2. El volumen total de la muestra tambin puede determinarse sumergiendo el

ncleo en un aparato que contiene mercurio y midiendo el aumento en el nivel

del mercurio debido a la introduccin de la muestra. La elevacin del nivel del

mercurio causa movimiento de un lquido menos denso en un tubo inclinado de

vidrio resultando en un momento del desplazamiento del nivel del fluido. Este

aparato se puede calibrar con esferas de acero o tapones de vidrio cuyos

volmenes se conocen.

La determinacin del volumen total por desplazamiento del mercurio es, en la mayora

de los casos, es rpida y fidedigna. El mtodo no es aplicable para muestras de

cementacin floja que tienden a desintegrarse cuando se sumergen en mercurio. Debe

tenerse en cuenta que el atropamiento de burbujas de gas en la superficie de la muestra

pueden causar serios errores. En forma igual, la profundidad a que se sumerge el ncleo



debe ser baja (menos de 5 cm.) para evitar la penetracin de mercurio en los poros de la

muestra.

En general, puede decirse que el mtodo de desplazamiento de mercurio resulta prctico

para determinar el volumen total de muestras, especficamente cuando diariamente se

hacen muchos anlisis de muestras y cuando estas se encuentran bien cementadas.

El volumen total se puede determinar por inmersin de la muestra previamente saturada.

Este mtodo consiste en saturar la muestra de un lquido apropiado y luego determinar el

desplazamiento volumtrico que ocurre cuando se sumerge en un recipiente que contiene

la misma clase de lquido empleado en la saturacin. El lquido empleado debe tener

baja viscosidad y tensin superficial tambin como poder humectante para penetrar la

muestra con facilidad. Para este fin se han empleado con resultado satisfactorio

cloroformo, tetracloroetano y kerosn. El primer paso de este mtodo consiste en saturar

la muestra.

Para este fin, la muestra extrada y secada se pone en una matraz y luego se coloca en su

boca un tapn de caucho con dos llaves de paso (Figura 1-4). Una de las llaves de paso

se conecta a una bomba de vaco y la otra a un embudo que contiene el lquido saturante.

Una vez obtenido el vaco en el matraz, se cierra la vlvula de vaco y se abre la vlvula

del embudo admitiendo liquido al matraz hasta cubrir las muestras, teniendo cuidado de

no admitir aire. Despus de varios minutos, se deja entrar el aire llevando la presin del

matraz a la presin atmosfrica. Si se usa un matraz grande se pueden saturar a la vez

varias muestras. En el caso de muestras de muy alta permeabilidad es necesario aplicar

presin mayor que la atmosfrica para obtener una saturacin completa. Una vez que las

muestras han sido saturadas, se extraen con unas pinzas y se elimina cuidadosamente el

exceso de lquido de la muestra con un papel filtro o una toalla de papel. La muestra

saturada se coloca en un recipiente que contenga el lquido saturante y determinamos el

volumen correspondiente de lquido desplazado. Otro instrumento empleado con tal fin,

basado en el mismo principio, es el volumetro Russell3 (Figura 1-5).



El procedimiento descrito para medir el volumen total, aunque toma mas tiempo que el

mtodo de desplazamiento de mercurio, tiene la ventaja de poderse emplear con

muestras de cementacin floja y con muestras de superficies irregulares. Debido a que el

lquido desplazado es transparente puede verse si quedan atrapadas burbujas de aire, y

en tal caso proceder a eliminarlas. Se requiere ciertos cuidados y experiencia para

remover satisfactoriamente el exceso de lquido despus de la saturacin. Este mtodo

tambin es prctico para determinar la porosidad de muestras pequeas y de cortaduras o

ripios obtenidos con el fluido

Documents

Practicas de Ingenieria de Yacimientos Petroliferos - Jose S.rivera