Descripción de los Diferentes Mecanismos de Expulsión de Hidrocarburos
En mi tercera clase de yacimientos II el profesor Ángel Da Silva nos menciono que un yacimiento es una acumulación de hidrocarburo de cualquier tipo de fluido ya sea petróleo, gas o agua; y que para tener un sistema productor de hidrocarburos la existencia de estos fluidos no es suficiente. Tiene que ser primordial que en el yacimiento se encuentre asociada algún tipo de energía que permita la expulsión de este material fósil energético del espacio en que yacen hacia el pozo productor, es aquí donde se realiza la conexión del yacimiento con la superficie. El profesor hizo énfasis de que si esa energía no existiese ese fluido se va a quedar estancado en su sitio de origen, y es allí donde mencionamos los mecanismos de expulsión que permiten que los pozos sigan produciendo el mayor tiempo posible de manera comercialmente rentable.Existen los mecanismos naturales de expulsión conocidos también con el nombre de RECUPERACIÓN PRIMARIA y se refiere a la producción de hidrocarburo desde el yacimiento sin el uso adicional de ningún proceso, es decir, se produce únicamente por acción de la energía propia del reservorio, luego de que el yacimiento produce de forma natural se le alargará su vida aplicándole los mecanismos inducidos por el hombre, que artificialmente reponen la presión en el yacimiento mediante la inyección de gas o agua en la roca del yacimiento, son llamados también procesos de RECUPERACIÓN SECUNDARIA.
Ahora se explicara cada uno de los mecanismos para lograr un mejor entendimiento sobre lo anteriormente mencionado:
1.- Compresibilidad de la Roca y de los Fluidos
La compresibilidad de cualquier material, sea sólido, líquido o gaseoso indica un cambio del volumen inicial por tan solo una pequeña variación de la presión.
En la compresibilidad de las rocas se dice que, para que una roca sea compresible debe estar asociada a la siguiente ecuación:
C= - 1*dV/V*dP (Ec. 1.a)
El volumen se encuentra influenciado por la presión, aclarándose que si cambia la presión, el volumen también cambiará.
C: compresibilidad.
V: volumen a la presión P1.
dV/dP: cambio de volumen por aumento de la presión de P1 a P2
Con una pequeña modificación de la presión el medio poroso por ser compresible al disminuir la presión, la roca y los fluidos van a expandirse produciendo que el volumen del poro disminuya, ocasionando en si que el fluido que se encuentra en el poro, es este caso hidrocarburo se desplace en dirección donde haya un menor esfuerzo, siendo en el pozo donde hay una menor presión (presión de fondo fluyente) que la presión del yacimiento. Si esa presión no es menor no habrá producción, ya que el fluido no se desplazará. Para entender un poco más lo antes mencionado, se puede recordar que existen tres fuerzas que controlan el flujo en el medio poroso:
Fuerzas viscosas: Relacionadas a los potenciales de flujo (variaciones de la presión).
Fuerzas capilares: Asociadas a la presión capilar.
Fuerzas gravitacionales: Asociadas directamente a la gravedad.
De manera gráfica se puede observar:
De la compresibilidad de los líquidos se conoce que si al disminuir la presión el líquido va a expandirse aumentando el volumen.
Si de la ecuación (Ec. 1.a) separamos las variables, multiplicamos por -1 e integramos en ambos lados de la ecuación, ejecutando otros cálculos matemáticos y conociendo además la Pi en la que se encuentra el sistema, la Pf una vez que se produjo la reducción, la compresibilidad y el Vi se obtiene el VOLUMEN FINAL.
V = Vi [1 + c(Pi – P)] Siempre y cuando el ΔP sea pequeño.
Y en relación a la compresibilidad de los gases, se puede mencionar que los gases son más compresibles que los líquidos, y su análisis parte de la
PV = ZnRT
Se utiliza a la final la siguiente expresión: C = 1/P – 1*dZ/Z*dP
Si el gas se comporta como un gas ideal (dZ/dP) = 0
2.- Liberación de Gas en Solución.
Este mecanismo es importante cuando tenemos presiones inferiores a la presión de burbujeo, en el caso de que estemos por encima de esta presión, este mecanismo no actúa.
3.- Segregación Gravitacional.
Obligatoriamente este mecanismo se emplea únicamente cuando la presión se encuentra por debajo de la presión de burbujeo por la debida razón que para que este mecanismo actúe tiene que haber gas en el sistema. Ese gas que se libera en esas condiciones tiene dos (2) alternativas, la primera es moverse hacia el pozo donde hay una menor presión (fuerzas viscosas) y la segunda es moverse al tope de la estructura por la diferencia de densidad (fuerzas gravitacionales).
Para que ocurra Segregación Gravitacional las fuerzas gravitacionales deben ser mayores a las fuerzas viscosas, para que el flujo de gas tienda a tener facilidad de moverse al tope de la estructura y no hacia el pozo en caso contrario. Cuando exista una cantidad considerable de gas este actuará como un pistón que desplazará al petróleo hacia la zona de menor presión (el pozo); de manera contraria el gas se moverá hacia el pozo.
4.- Empuje por Capa de Gas.
La principal condición es estar por debajo de la presión de burbujeo igual que en la segregación gravitacional, consecuente a esto el gas que se encuentra en el tope de la estructura se va a expandir desplazando al fluido (petróleo) al pozo.
5.- Empuje Hidráulico.
En este caso se presenta una capa de agua en el yacimiento asociado a un acuífero que puede servir para aumentar o mantener la presión, que al reducir la presión ocurre una expansión del agua en el acuífero tendiendo a empujar al fluido del sistema hacia el pozo que drena el yacimiento. Se sabe que el agua tiene menos gas en solución que el petróleo teniendo así poca expansión del agua al momento de que se disminuya la presión, pero puede existir el caso de que ese acuífero esté alimentado por una fuerza externa.
Hay que destacar que en el caso de los mecanismos de expulsión natural se puede dar el caso de que se presenten de manera combinada.
6.- Inyección de Fluidos.
Se puede inyectar fluido en el yacimiento; si es agua lo que se inyecta, posiblemente es porque se supone la existencia de un acuífero débil o activo que necesita ser reforzado. Sea el caso de agua o del gas lo que se inyecte, el mismo actuará como un pistón desplazando el hidrocarburo al pozo.
