INGENIERÍA DE YACIMIENTOS

CAPITULO I

INGENIERÍA DE YACIMIENTOS

En los últimos años, la ciencia de la ingeniería de yacimientos petrolíferos ha surgido como una rama altamente técnica y eficaz, bien definida como ingeniería del petróleo. Hoy en día, son comunes las enormes inversiones para la recuperación del petróleo y gas; basadas en estudios de yacimientos y predicciones del comportamiento de los mismos.

Ingenieros de yacimientos y geólogos están explorando y desarrollando nuevos métodos, conceptos y ecuaciones para calcular, con mayor precisión el comportamiento de yacimientos, de manera que nos permita desarrollar y producir campos de petróleo y gas en la forma de obtener una alta recuperación racional y económica. Las herramientas del Ingeniero en Yacimientos son: La geología del subsuelo, las matemáticas aplicadas y las leyes fundamentales de física y química, que controlan el comportamiento de los estados líquido y gaseoso, del petróleo crudo, gas natural y agua que se encuentran en las rocas del yacimiento. El petróleo crudo, gas natural y agua, son fluidos de mayor interés para los ingenieros petroleros; aunque, estos fluidos pueden presentarse como sólidos o semisólidos; generalmente, a presiones y temperaturas bajas se presentan en forma de parafina, hidratos de gas, hielo o crudos de alto punto de flujo; en el yacimiento y en los pozos, tales sustancias se hallan como fluidos, en estado líquido o gaseoso, o frecuentemente en ambos estados. Finalmente, la ingeniería de yacimientos es de interés, a todo ingeniero petrolero, desde el ingeniero de perforación, que planifica un programa de perforación, hasta el ingeniero de corrosión que diseña la tubería de producción, para la vida productiva de un pozo.

1.1. DEFINICIONES PREVIAS.

1.1.1.- INGENIERÍA DE YACIMIENTOS. Es el conjunto de métodos, análisis y desarrollo práctico - científico tendiente a lograr el mas completo conocimiento de las características de los yacimientos de hidrocarburos, de su historial pasado y de su comportamiento actual; estableciendo predicciones futuras de producción en función a diversas alternativas de explotación para lograr una óptima recuperación de petróleo con un excelente rendimiento económico.

1.1.2.- FUNCIONES DE LA INGENIERIA DE YACIMIENTOS.

Comprende las siguientes funciones:

a) Evaluar y conocer las propiedades de la roca que constituye el reservorio determinando en especial sus características petrofísicas de porosidad ( ), saturación de fluidos (So, Sg, Sw), permeabilidad (K), etc.

b) Conocer y evaluar los cambios y propiedades de los fluidos del reservorio en función de la presión y temperatura. Las determinaciones de PVT, factor de volumen, solubilidades, viscosidades, etc.

c) Establecer el volumen de hidrocarburos (in – situ y recuperable) que existen en el reservorio.

d) Determinar las condiciones y variaciones de la presión y temperatura del yacimiento desde el inicio de su producción hasta el término de la explotación.

e) Establecer la energía y sistema de explotación primaria que predomina en el yacimiento, definiendo alternativas óptimas de recuperación final.

f) Definir el cuando y como de la aplicación de mecanismos de recuperación mejorada (Mantenimiento de presión, secundaria y terciaria).

g) Establecer finalmente la óptima explotación total y recuperación última del reservorio bajo los parámetros económicos más recomendables.

1.2.- CONCEPTOS FUNDAMENTALES.

PROPIEDADES PETROFISICAS. El estudio de las propiedades de las rocas y su relación con los fluidos que contienen en estado estático o de flujo se denomina petrofísica; las de mayor importancia son: La porosidad, permeabilidad y saturación de los fluidos.

1.2.1. POROSIDAD. Es una medida de los espacios vacíos de la roca que no están ocupados por los fragmentos sólidos, se define como una fracción del volumen bruto total de la roca que no está ocupado por sólidos.

También se podría definir a la porosidad como el espacio libre disponible para almacenar fluidos; o sea, es la relación de volumen de huecos sobre el volumen total de la roca. Debido a la sedimentación con que se fue formando la roca en millones de años, varios de sus espacios internos quedaron aislados del resto, mientras que otros se mantuvieron interconectados. Este aspecto da origen a dos clases de porosidad:

Para los cálculos de la Ingeniería que establecen el volumen de hidrocarburos que pueden fluir, se considera la porosidad de los poros interconectados o sea la Porosidad Efectiva.

Así mismo desde un punto de vista geológico o sea en el origen de la deposición se tendría: Porosidad Primaria u original que se forma en el momento de la deposición de la roca misma y Porosidad Secundaria que se forma por procesos inducidos o posteriores de origen químico – geológico (fracturas, cavernas por disolución de calizas, etc.).

1.2.2. PERMEABILIDAD. Es una medida de la facilidad de flujo de un fluido a través de un medio poroso. H. Darcy desarrolló una ecuación que se convirtió en una de las principales herramientas matemáticas del ingeniero petrolero.

V = Velocidad aparente del flujo de fluido (cm /segundo)

K = Factor de proporcionalidad ó permeabilidad (darcies)

U = Viscosidad del fluido (centipoises)

(DP / DL)= Pérdida de presión por distancia (atmósferas /cm)

Y como el caudal Q= Velocidad * Área. Se tiene sustituyendo:

A = Sección o área seccional por donde cruza el fluido (cm2)

Q = Caudal de flujo

1.2.2. SATURACIÓN DE FLUIDOS. De acuerdo a la historia de formación de los yacimientos petroleros se establece que los poros de la roca fueron inicialmente llenados con agua, dado el origen marino de las “Formaciones de Rocas Madres”. El petróleo y gas se fue moviendo posteriormente a estas “trampas” desplazando el agua a una mínima saturación residual. Al descubrir un yacimiento se suele encontrar comúnmente una distribución estática de fluidos como ser: de Gas – Petróleo y Agua en todo el yacimiento llegando a definir el término de “saturación de fluidos”; que usa como una fracción ó porcentaje del espacio total de poros ocupado por un fluido determinado o sea:

So = Saturación de petróleo en porcentaje (%)

Por las mismas razones de origen, se tendrá que en todo yacimiento y mejor definido, en cada poro hay una saturación de agua que no puede extraerse ni reducirse. Es la capa de agua que rodea a cada grano de roca y constituye el agua irreducible, intersticial ó connata (Swi,

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