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Ing. Luis Roberto Oliveros Gmez
Ingeniero de Petrleos
Candidato a Magister en Ingeniera de Hidrocarburos
Tpicos en Exploracion explotacin
YACIMIENTOS DE PETRLEO YGAS
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Contenido
Tpicos en Exploracion y explotacin
Introduccin Solucin de taller pruebas PVT y comportamiento de los
fluidos
Objetivo y finalidad de la ingeniera de Yacimientos
Yacimientos de hidrocarburos Geologa
Punto de burbuja
Estado de los fluidos
Sustancia pura 5 tipos de fluidos
Mecanismo de empuje Natural
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
Se entiende por yacimiento una unidad geolgica de volumenlimitado, poroso y permeable que contiene hidrocarburos enestado lquido y/o gaseoso.
(1) Fuente
(2)Camino migratorio
(3) Trampa
(4) Almacenaje/porosidad (5) Transmisibilidad/Permeabilidad.
Tpicos en Exploracion y explotacin
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YACIMIENTOS
YACIMIENTOS
Tpicos en Exploracion y explotacin
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Yacimientos
Ingeniera de Yacimientos
Es la aplicacin de principios cientficos a problemas dedrenaje que resultan durante el desarrollo y produccin
de yacimientos de hidrocarburos. Puede tambindefinirse como El arte de desarrollar y producir fluidoshidrocarburos de tal forma que se obtenga un recobroeficiente.
Phd. Freddy Escobar
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Yacimientos
Tpicos en Exploracion y explotacin
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Yacimientos
PROPIEDADES FISICAS DEL MEDIO POROSO
POROSIDAD
PERMEABILIDAD
SATURACION
TENSION INTERFACIAL
MOJABILIDAD
PRESION CAPILAR
Tpicos en Exploracion y explotacin
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Yacimientos
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DELYACIMIENTO
FACTORESVOLUMETRICOS
VISCOSIDAD
COMPRESIBILIDAD
DENSIDAD
En general, el PVT se refiere alconjunto de propiedades de volumenmedidas a una presin y temperaturadeterminada
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Yacimientos
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO
Tpicos en Exploracion y explotacin
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Yacimientos
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO
Tpicos en Exploracion y explotacin
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Yacimientos
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO
Hg
removido
Hg
removido
Hg
removido
P > Pv P < PvP = PvP = Pv
A.
Celdallenadelquido
B.
Presenciadegasylquidoenlacelda
C.
Mspres
enciadegasquedelquidoe
nlacelda
A.
Celdallenadegas
P1 P3PVPV
Lquido
Hg
Hg
Lquido
Gas
Gas
Hg
Hg
Gas
Lquido
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
Tpicos en Exploracion y explotacin
CLASIFICACIN GEOLGICA
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
Tpicos en Exploracion y explotacin
CLASIFICACIN SEGN EL PUNTO DE BURBUJA
Sub-saturados.
Yacimientos cuya presin inicial es
mayor que la presin en el puntode burbuja.
Saturados
Yacimientos cuya presin inicial es
menor o igual que la presin en elpunto de burbuja.
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN SEGN EL PUNTO DE BURBUJA
Sub-saturados.
Yacimientos cuya presin inicial es
mayor que la presin en el puntode burbuja.
Saturados
Yacimientos cuya presin inicial es
menor o igual que la presin en elpunto de burbuja.
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN SEGN EL PUNTO DE BURBUJA
Sub-saturados.
Yacimientos cuya presin inicial es
mayor que la presin en el puntode burbuja.
Saturados
Yacimientos cuya presin inicial es
menor o igual que la presin en elpunto de burbuja.
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Sustancia Pura
A-B
Lnea desublimacin
B-C Lnea de presiones
de vapor
B-D
Lnea de punto defusin
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Sustancia Pura
Fase: Se define como parte homognea y fsicamente distinta de un sistema, el cual sesepara de otras partes que componen el sistema por limites bien definidos.
Equilibrio: se presenta cuando las propiedades permanecen uniformes y constantes.
presin de vapor: o ms comnmente presin de saturacin es la presin, para una
temperatura dada, en la que la fase lquida y el vapor se encuentran en equilibriodinmico.
Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados slido, lquido ygaseoso. 273.1598 K (0.0098 C) y a una presin parcial de vapor de agua de 611,73pascales (6,1173 milibares, 0,0060373057 atm).
Condiciones criticas: (P y T) Presin y temperatura en las cuales las propiedadesdel gas y liquido son idnticas. Agua 218 atm y 374C
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Sustancia Pura
El trmino fase, hace referencia a una parte homognea, con propiedadesfsicas distintas y lmites de separacin definidos respecto a otras partes quecomponen determinado sistema. Por ejemplo: el hielo, el agua lquida y elvapor de agua son tres fases diferentes, puesto que cada una posee distintaspropiedades.
En Ingeniera de Yacimientos: Lquido, Slido y Vapor (o Gas)
Propiedades Intensivas: No dependen de la cantidad de materia. Por ej:Densidad, Punto de ebullicin, Punto de fusin, ndice de refraccin, etc.
Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de materia. Por ej: masa,volumen, etc.
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Sustancia Pura
Un Diagrama de Fases es un grficode Presin vs. Temperatura en elcual se representan las diferentescondiciones (P, T) bajo las cuales sepresentaran las diferentes fases de
la sustancia en estudio.
Se conocen tambin comodiagramas P, T
Lnea BC: Lnea de presin de vapor.
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Sustancia Pura
En los ejes estn representados losvalores de presin y temperatura ylas tres curvas AB, BD y BC, lafrontera entre los diferentes
estados.
Si el punto de presin y temperaturaen que est la sustancia cae enalguna de las reas sealadas comoslido, liquido o gas, ese ser suestado para esas condiciones.
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Sustancia Pura
Si consideramos que la presin aque est la sustancia es P, entoncespara temperaturas menores que T1ser slida, para temperaturas entreT1 y T2 ser lquida y por encima de
T2 gaseosa.
Si este punto coincide con alguna selas curvas, coexistirn en equilibrioambos estados, as si est sobre AB
la sustancias ser parcialmenteslida y parcialmente gaseosa, si essobre BD ser parcialmente lquida yparcialmente slida y sobre BC lomismo entre los estados lquido ygaseoso.
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Sustancia Pura
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Punto crtico:
El punto C indica el valor mximode temperatura en el que pueden
coexistir en equilibrio dos fases, yse denomina Punto Crtico.
Representa la temperatura mximaa la cual se puede licuar el gassimplemente aumentando lapresin. Gases a temperaturas por
encima de la temperatura del puntocrtico no pueden ser licuados pormucho que se aumente las presin.En otras palabras, por encima delpunto crtico, la sustancia solopuede existir como gas.
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Sustancia Pura
Tpicos en Exploracion y explotacin
Punto triple:
En este punto en la sustanciacoexisten en equilibrio los tres
estados, est parcialmente slida,parcialmente lquida y parcialmentegaseosa.
Para valores de presin o
temperatura mas bajas que el puntotriple, la sustancia en cuestin nopuede existir en estado lquido ysolo puede pasar desde slido agaseoso en un proceso conocidocomo sublimacin.
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Sustancia Pura
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Punto de ebullicin:El punto de ebullicin de una sustancia, esaquel valor de temperatura para el cualcoexisten en equilibrio, los estados lquido ygaseoso a determinada presin. Los diferentespuntos de ebullicin para las diferentespresiones corresponderan a la curva BC.
Punto de fusin:El punto de fusin de una sustancia, es aquel
valor de temperatura para el cual coexisten enequilibrio, los estados lquido y slido adeterminada presin. Los diferentes puntos defusin para las diferentes presionescorresponderan a la curva BD.
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Sustancia Pura
Tpicos en Exploracion y explotacin
212
111
lnTTR
L
p
p
vvT
L
dt
dp
v
v
v
mlmg
vv
DETERMINACIN DE LA PRESIN DE
VAPOR (EC. CLAUSIUS CLAPEYRON):
La presin de vapor mide la tendencia delas molculas a dispersarse de una faselquida para generar una fase vapor enequilibrio termodinmico. Es una funcincreciente de la temperatura y especfica decada sustancia puro.
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Sustancia Pura
Tpicos en Exploracion y explotacin
Diagramas PV
A
B
C
D
I
II
III
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OTRAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
DENSIDAD:
Es la relacin entre la masa de undeterminado volumen de muestra a unatemperatura T y la masa del mismovolumen de agua a una temperaturadeterminada.
o
oo
v
m
VISCOSIDAD:
Es una magnitud fsica que mide laresistencia interna al flujo de un fluido,
resistencia producto del frotamiento de lasmolculas que se deslizan unas contra otras.La inversa de la viscosidad es la fluidez.
Viscosidad absoluta: Representa la viscosidaddinmica del lquido y es medida por el tiempo enque tarda en fluir a travs de un tubo capilar a unadeterminada temperatura. Sus unidades son elpoise o centipoise (gr/SegCm), siendo muy
utilizada a fines prcticos.
Viscosidad cinemtica: Se obtiene a travs delcociente entre la viscosidad absoluta y la densidaddel producto en cuestin. Su unidad es el stoke ocentistoke (cm2/seg).
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Sustancia Pura
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OTRAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
PROPIEDADES TRMICAS:
Calor Especfico: Es la cantidad de calorque se requiere aplicar a la unidad de pesopara aumentar su temperatura en un grado.
Conductividad Trmica: Laconductividad trmica representa el flujode calor referido a la unidad de tiempo enun medio homogneo, de superficieperpendicular a la direccin del flujo, yconsiderando el gradiente de temperaturaentre las superficies de entrada y salida. Launidad de conductividad trmica prcticautilizada es la Kcal/hr.m2 C/m; mientrasque la unidad correspondiente anglosajonaes la Btu/hr. Pie2 F/pie
Poder Calorfico: La cantidad de calor
liberada por la combustin de la unidad devolumen o de peso de un combustible sedenomina su poder calorfico o potenciacalorfica.
Tpicos en Exploracion y explotacin
Sustancia Pura
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TIPOS DE YACIMIENTOS SEGN LOS FLUIDOS
Los yacimientos de hidrocarburos se clasifican de forma general como yacimientosde petrleo o yacimientos de gas. A su vez, esta clasificacin general se subdividedependiendo de:
La composicin de la mezcla.
Las condiciones iniciales de presin y temperatura.
La determinacin experimental o matemtica de esas condiciones se representanmediante diagramas de fases, tales como el diagrama P T.
Tpicos en Exploracion y explotacin
Sustancia Pura
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TIPOS DE YACIMIENTOS SEGN LOS FLUIDOS
Diagrama P-T tpico para un sistema multicomponente.
El diagrama de fases es diferentepara cada sistema de
hidrocarburos. Sin embargo, laconfiguracin general es similar.
Estos diagramas son importantespara:
Clasificar los yacimientos.
Describir el comportamientode fases de los fluidos
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COMPORTAMIENTO DE GASES
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TIPOS DE YACIMIENTOS SEGN LOS FLUIDOS
Diagrama P-T tpico para un sistema multicomponente.
Temperatura Cricondentrmica(Tct): Mxima temperatura a partirde la cual no se puede formarlquido pese a que se reduzca la
presin. Mxima temperatura a laque pueden coexistir dos fases.
Tct
Pcb
Presin cricondembrica (Pcb):Mxima presin a partir de la cualno se puede formar gas pese a quese reduzca la temperatura. Mxima
presin a la que pueden coexistirdos fases.
Punto crtico (C): Punto en el cualtodas las propiedades intensivas dellquido y el gas son iguales.
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COMPORTAMIENTO DE GASES
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Diagrama P-T tpico para un sistema multicomponente.
Envolvente de fases (BCA):Regin en la que coexisten las dosfases.
Tct
Pcb
Lneas de calidad: Representanporcentajes iguales de volumen delquido.
Lnea de puntos de burbuja
(AC): Separa la regin lquida de laregin de dos fases.
Lnea de puntos de roco (BC):Separa la regin gaseosa de la reginde dos fases.
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COMPORTAMIENTO DE GASES
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TIPOS DE YACIMIENTOS SEGN LOS FLUIDOS
Diagrama P-T tpico para un sistema multicomponente.
En general:
Tct
Pcb
Yacimiento de petrleo: Si Ti < Tc
Yacimiento de gas: Si Ti > Tc
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COMPORTAMIENTO DE GASES
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TIPOS DE YACIMIENTOS SEGN LOS FLUIDOS
Diagrama P-T tpico para un sistema multicomponente.
En general:
Tct
Pcb
Yacimiento de petrleo: Si Ti < Tc
Yacimiento de petrleosubsaturado.
Yacimiento de petrleo saturado.
Yacimiento con capa de gas
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COMPORTAMIENTO DE GASES
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TIPOS DE YACIMIENTOS SEGN LOS FLUIDOS
Diagrama P-T tpico para un sistema multicomponente.
Tct
Pcb
Es importante agrupar losdistintos tipos de petrleosdependiendo de caractersticasfsico-qumicas comunes,
relacin gas aceite producido,apariencia fsica y forma deldiagrama de fases.
Aceite negro (Black oil).
Aceite con baja merma (Low
Shrinkage oil). Aceite voltil (High Shrinkage
oil).
Aceite cercano al punto crtico(Near critical oil).
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COMPORTAMIENTO DE GASES
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Comportamiento de Fases Mezclas
Multicomponentes
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
Tpicos en Exploracion y explotacin
CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE
LOS FLUIDOS
ACEITE NEGRO
GOR 2000 pcs/STB, el cual seincrementa por debajo del punto deburbuja.
Factor volumtrico de formacin,Bo 2
Gravedad API 45,
El contenido de C7+ mayor o igual
a 30 %. Tyto= 250 F
Color negro aunque pude sermarrn o verduzco.
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE
LOS FLUIDOS
ACEITE VOLTIL
Bo > 2 bbl/STB
2000 < GOR < 8000 scf/STB,
Gravedad API, 40 < API < 60
Contenido de C7+ mayor o igual a12.5 %
La temperatura del yacimientoligeramente menor que la crtica y
el gas liberado puede ser del tipogas condensado.
El color es usualmente caf claro averde.
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE
LOS FLUIDOS
GAS CONDENSADO
C7+ menor o igual a 12.5 %,
70000 < GOR < 150000 pcs/STB, yse incrementa a medida que la
produccin toma lugar.
Gravedad API > 60 y se incrementa amedida que la presin cae pordebajo de la presin de roco.
El lquido es ligeramente colorado,marrn, anaranjado, verduzco otransparente.
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE
LOS FLUIDOS
GAS HMEDO
La gravedad, mayor de 60 API, de loslquidos es similar a la de los gasesretrgrados.
La gravedad se mantiene constante yel color de los lquidos estransparente.
Relacin gas-aceite, GOR > 50000pcs/STB y permanece constante
durante toda la vida del yacimiento.
Se producen menos de 60 STBcrudo por cada milln de piescbicos normales de gas
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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE
LOS FLUIDOS
GAS SECO Est formado principalmente por
metano y algunos intermedios.
No hay presencia de lquidos ni en
yacimiento ni superficie. Sin embargo,a temperaturas criognicas, menoresde 50 F, se puede obtener lquidosde estos gases.
La EBM puede aplicarse tanto a gascomo gases hmedos paradeterminar gas original in-situ ypredecir reservas de gas.
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ACEITENEGRO
ACEITEVOLTIL
GASRETROGRADO
GAS RICO GAS SECO
Produccin
inicial relacingas-lquido
< 1.750 1.750- 3.200 > 3.200 > 15.000 100.000
Gravedad APIde lquidoinicial en eltanque
< 45 > 40 > 40 >70 No haylquidos
Color delquido en eltanque
Oscuro Colores claros Colores msclaros Transparente No haylquidos
YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE
LOS FLUIDOS
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ANLISIS DE LABORATORIO
ACEITE
NEGRO
ACEITE
VOLTIL
GAS
RETROGRADO
GAS RICO GAS
SECO
Cambio de fase en elyacimiento
Punto deburbuja
Punto deburbuja
Punto de Roco No haycambio de
fase
No haycambiode fase
% molar del heptanoplus
> 20 % 20-12,5 < 12,5 < 4 < 0,7
Factor volumtricode formacin delaceite en el punto deburbuja
< 20 % > 20 -- -- --
YACIMIENTO DE HIDROCARBURO
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CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE
LOS FLUIDOS
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COMPONENTES TPICOS DE FLUIDOS DE YACIMIENTOGAS NATURAL
HIDROCARBUROMetanoEtano
PropanoButanosPentanos
HexanosHeptanos+
NO HIDROCARBUROSNitrgeno
Dixido de CarbonoSulfuro de Hidrgeno
Helio
70-98 %1-10%
Trazas-5 %Trazas - 2%Trazas -1 %Trazas - %Trazas - %Trazas -15 %Trazas -5 %Trazas -3 %
ms de 5 %, usualmente Trazas o nada
GAS DE UN POZO QUE PRODUCE TAMBIEN PETROLEO LIQUIDOHIDROCARBURO
MetanoEtano
PropanoButanosPentanosHexanosHeptanos+
NO HIDROCARBUROSNitrgeno
Dixido de CarbonoSulfuro de Hidrgeno
Helio
45-92 %4-21 %1-15 %-7 %
Trazas -3 %
Trazas -2 %0-1 %
Trazas -ms de 10 %Trazas -4 %
0- Trazas-6 %Nada
Comentarios
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COMPONENTE ? ? ? ? ?C1 48,83 64,36 87,07 95,85 86,67C2 2,75 7,52 4,39 2,67 7,77C3 1,93 4,74 2,29 0,34 2,95C4 1,60 4,12 1,74 0,52 1,73C5 1,15 3,97 0,83 0,08 0,88C6 1,59 3,38 0,60 0,12C7
+ 42,15 11,91 3,80 0,42
MWC7+ 225 181 112 157
GOR 625 2000 18200 105000 -API DE
TANQUE 34.3 50,1 60,8 54,7 -LQUIDOCOLOR PesadoNegro MedioNaranja Liviano AguaBlanco -
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
El agua en un acufero esta comprimida ,
pero a medida que la presin delyacimiento disminuye, esta se expande ycrea una invasin natural de agua en ellimite.
La geologa del yacimiento, la
Heterogeneidad yposicin estructural, afectan la Eficienciadel recobro
DE FONDO
LATERAL
EMPUJER POR AGUA
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
EMPUJER POR AGUAEn este tipo de yacimientos sepueden llegar a obtener factores derecobro entre 30 y 50%.
Un buen control de la tasa producealtas cantidades de aceite por largo
tiempo, pero si emplean altas tasasde produccin, el yacimiento sedepleta rpidamente y gran cantidadde agua ingresara a los pozosproductores ocasionando altoscortes de agua. Este fenmeno se
conoce como CONIFICACION(Coning).
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
EMPUJER POR AGUA
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
El petrleo bajo ciertas condiciones de presin y temperatura en los yacimientos,pude contener grandes cantidades de gas disuelto. Cuando la presin delyacimiento disminuye, el gas se desprende y desplaza el petrleo hacia los pozosproductores.
La eficiencia de este mecanismo dependede la cantidad de gas en solucin, de laspropiedades de la roca y del petrleo yde la estructura geolgica delyacimiento.
Los recobros que se logran son bajos 10
a 30%.
Altos GOR.
GAS EN SOLUCION
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
A medida que la presin disminuye por debajo del punto de burbuja, y la saturacin degas en el crudo alcanza un mximo, se comienza a liberar gas, originando de esta formauna capa de gas en la parte superior del crudo, la cual va aumentando con ladisminucin de la presin.
La recuperacin que se esperapuede variar de un 20% de OOIPhasta un 40%.
Esta limitada por la produccin degas. Altos cortes de gas.
CAPA DE GAS
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
Diferencia de densidades
suficiente permeabilidad vertical
fuerzas gravitacionales sean
mayores que las fuerzas viscosas
Inclinacin del yacimiento
Capa de gas inicial (opcional)- opyto=psat
Fr: 4080%
ACEITE
GAS
DRENAJEGRAVITACIONAL
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
DRENAJEGRAVITACIONAL
alta permeabilidad
alta formacin dependientes
baja viscosidad deaceite
Alto gradiente dedensidades
Tasas de produccin
FACTORES QUE PROMUEVENLA SEGREGACION
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
CONTACTOS DE FLUIDOS
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Mecanismos de Empuje Natural o Primario
BAJO BUZAMIENTO
ALTO BUZAMIENTO
EMPUJE DE AGUAGAS EN SOLUCIONCAPA DE GASDRENAJE GRAVITACIONALCOMBINADOS
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Mecanismos de empuje Natural o Primario
Tpicos en Exploracion y explotacin
Produccin por energadel yacimiento RECUPERACION PRIMARIA
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Mecanismos de Empuje Natural o PrimarioRendimiento original Rendimiento corregido
Flujo natural
Levantamiento artificial
Estimulacin, Acidificacin
Polmeros, Espumas y Geles
Inyeccin de agua Inyeccin de gas
Procesos derecuperacinconvencional
RECUPERACION SECUNDARIA
RECUPERACION TERCIARIA
OtrosQumicosGasesTrmicos
Inyeccin de vaporIny. agua caliente
Combustin en sitioElectromagnetismo
Aire
CO2N2
WAGGases de Combustin
Polmeros (P)Surfactantes (S)
Alcalis (A)AP / SP /ASP
Espuma / Geles
MicroorganismosEmulsiones
Vibrossmica
Procesos derecuperacin
no convencional
Recuperacin
Mejoradade
Crudos
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Bibliografa
MUOZ N., Samuel F. "Generalidades de la exploracin y explotacin petrolera".
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