Ecuacion de Balance de Materiales para yacimientos de gas (Parte I)
Ecuación de Balance de Balance de Materiales para yacimientos de gas
Se define el volumen original de hidrocarburos en sitio, a condiciones de yacimiento, se puede considerar este volumen inicial como un volumen de control delimitado por una línea imaginaria. Fijado así el volumen de control, se puede proceder a considerar el más simple balance de masa en las siguientes expresiones:
Mi – Mp + Me = Mr
Que significan:
Se define el volumen original de hidrocarburos en sitio, a condiciones de yacimiento, se puede considerar este volumen inicial como un volumen de control delimitado por una línea imaginaria. Fijado así el volumen de control, se puede proceder a considerar el más simple balance de masa en las siguientes expresiones:
Mi – Mp + Me = Mr
Que significan:
Mi= masa inicial existente en el volumen de control
Mp= masa producida del volumen de control
Me= masa que ha entrado al volumen de control
Mr = masa remanente en el volumen de control
A continuación se presenta el análisis general del desarrollo de la Ecuación Generalizada de Balance de Materiales (EGBM) y otros tópicos conexos. Primero, se tratarán los casos especiales de yacimientos de gas y de yacimientos subsaturados de petróleo para proseguir con las situaciones más sencillas hasta considerar el caso general más complejo.
1 Yacimientos de gas natural
Hay dos preguntas clave que deben ser respondidas tempranamente cuando se trata del inicio de la explotación de un yacimiento de gas y de la estrategia que se aplicará durante su vida económica productiva, La primera pregunta debe responder al volumen de gas originalmente en sitio y, la segunda, al volumen remanente de gas a cualquiera que sea la presión escogida para abandonar el yacimiento.
El volumen de gas originalmente en sitio como control del volumen producido y del volumen remanente se puede estimar de varias maneras, Por ejemplo:
Volumen de gas = Vb Ø Sg Bg
De ser posible, se debe insistir que para usar esta expresión se empleen valores ponderados volumétricamente para Ø, Sg y Bg, igualmente, se requiere un buen mapa de isoespesores que permita obtener por planimetría el volumen bruto correspondiente al volumen de control.
Es evidente que para obtener el volumen de gas inicialmente en sitio (Gi) se requiere información obtenida de los pozos perforados. La estimación volumétrica será de la misma veracidad que tengan los valores ponderados utilizados para producirla. Sin embargo, los resultados volumétricos, obtenidos para Gi no indican qué tipo de mecanismo de producción tiene" el yacimiento de gas. Por lo tanto, para valores iguales de Gi se puede pensar en un yacimiento volumétrico de gas, sin influjo de agua, que produce exclusivamente por expansión del gas, o se podría tener un yacimiento con influjo de agua además de la energía disponible mediante la expansión del gas.
Hay dos preguntas clave que deben ser respondidas tempranamente cuando se trata del inicio de la explotación de un yacimiento de gas y de la estrategia que se aplicará durante su vida económica productiva, La primera pregunta debe responder al volumen de gas originalmente en sitio y, la segunda, al volumen remanente de gas a cualquiera que sea la presión escogida para abandonar el yacimiento.
El volumen de gas originalmente en sitio como control del volumen producido y del volumen remanente se puede estimar de varias maneras, Por ejemplo:
Volumen de gas = Vb Ø Sg Bg
De ser posible, se debe insistir que para usar esta expresión se empleen valores ponderados volumétricamente para Ø, Sg y Bg, igualmente, se requiere un buen mapa de isoespesores que permita obtener por planimetría el volumen bruto correspondiente al volumen de control.
Es evidente que para obtener el volumen de gas inicialmente en sitio (Gi) se requiere información obtenida de los pozos perforados. La estimación volumétrica será de la misma veracidad que tengan los valores ponderados utilizados para producirla. Sin embargo, los resultados volumétricos, obtenidos para Gi no indican qué tipo de mecanismo de producción tiene" el yacimiento de gas. Por lo tanto, para valores iguales de Gi se puede pensar en un yacimiento volumétrico de gas, sin influjo de agua, que produce exclusivamente por expansión del gas, o se podría tener un yacimiento con influjo de agua además de la energía disponible mediante la expansión del gas.
2 Ecuación Generalizada de Balance de Materiales para yacimientos de gas
Para el análisis de ambos tipos de yacimientos de gas (tanto el volumétrico como el de influjo de agua) se ha desarrollado una Ecuación Generalizada de Balance de Materiales para yacimientos de gas. La ecuación se logró mediante los siguientes pasos:
• Balance del volumen original
• Balance del volumen de poros disponibles
• Balance molecular
Utilizando la nomenclatura que sigue:
Vi = Volumen de poros inicialmente lleno de gas, en m³ o pies³ (pc), a condiciones del yacimiento.
Para el análisis de ambos tipos de yacimientos de gas (tanto el volumétrico como el de influjo de agua) se ha desarrollado una Ecuación Generalizada de Balance de Materiales para yacimientos de gas. La ecuación se logró mediante los siguientes pasos:
• Balance del volumen original
• Balance del volumen de poros disponibles
• Balance molecular
Utilizando la nomenclatura que sigue:
Vi = Volumen de poros inicialmente lleno de gas, en m³ o pies³ (pc), a condiciones del yacimiento.
We = Agua que ha entrado en el yacimiento, en m³ o pies³ (pc) o barriles (brls), a condiciones del yacimiento.
Wp = Agua producida del yacimiento, m³ o barriles, a condiciones de superficie
Vf = Volumen de poros llenos finalmente de gas, luego de producir Gp pies cúbicos estándar, pies³ o m³, a condiciones de yacimiento.
Balance de volumen original:
Balance de volumen original:
*pies cúbicos estándar
Balance de volumen de poros disponibles:
Vf = Vi – We + Wp Bw
Se debe recalcar que los volúmenes disponibles de poros para el gas ( V f y Vi) son volúmenes netos de poros, totalmente saturados de gas, o sea que ya se les ha sustraído cualquier volumen de poros ocupado inicialmente por agua dentro del volumen de control del yacimiento. Este balance se representa gráficamente en la Fig. 5-1.
Fig. 5-1. Distribución esquemática de los fluidos dentro del volumen de control
Balance molecular:
Mp = Mi – Mf
En la que:
Mp = moles producidos
Mi = moles iniciales »»» dentro del volumen de control
Mf = moles al final
Sin embargo, de la ley de Gases Reales se obtiene:
Y sustituyendo por este valor de n en Mp = Mi – Mf se obtiene
• Condiciones estándar (ce)
Sin embargo, se tiene Vf de la ecuación Vf = Vi – We + Wp Bw
Esta expresión corresponde a la Ecuación de Balance de Materiales para yacimientos de gas.
Mp = Mi – Mf
En la que:
Mp = moles producidos
Mi = moles iniciales »»» dentro del volumen de control
Mf = moles al final
Sin embargo, de la ley de Gases Reales se obtiene:
Y sustituyendo por este valor de n en Mp = Mi – Mf se obtiene
• Condiciones estándar (ce)
Sin embargo, se tiene Vf de la ecuación Vf = Vi – We + Wp Bw
Esta expresión corresponde a la Ecuación de Balance de Materiales para yacimientos de gas. Fuente: Efraín E. Barberii Martín Essenfeld Yacimientos de Hidrocarburos (FONCIED).
