Tipos de Empuje

2.1.4 Mecanismos de empuje Los principales agentes de desplazamiento en los yacimientos de petróleo son el agua y el gas. Cada uno aporta con su energía para la expulsión del petróleo hacia los pozos productores. Estos agentes pueden actuar solos o en combinación. El objetivo de este capítulo es de determinar cómo y cuando actúan los diferentes tipos de mecanismos de desplazamiento, comparar la eficiencia de los mismos, y en caso de que actúen combinadamente, determinar cuál de ellos es el que predomina con su energía.

2.1.4.1 Procesos de desplazamientos La recuperación del petróleo se obtiene mediante un proceso de desplazamiento. El gradiente de presión obliga al petróleo a fluir hacia el pozo, pero este movimiento se verifica solamente si otro material llena el espacio desocupado por el petróleo y mantiene, en dichos espacio, la presión requerida para continuar el movimiento de los fluidos. En cierto modo el petróleo no fluye del yacimiento, sino que es expulsado mediante un proceso de desplazamiento, siendo los principales agentes el agua y el gas. Los procesos de desplazamiento son:

− Expansión de la roca y los líquidos. − Empuje de gas en solución o gas liberado. − Empuje por el gas de casquete. − Empuje por agua o hidráulico. − Empuje por segregación gravitacional. − Combinación de empujes. i.

Expansión de la roca y los líquidos. Este proceso de desplazamiento ocurre en los yacimientos subsaturados, hasta que se alcanza la presión de burbujeo. La expulsión del petróleo se debe a la expansión del sistema. El petróleo, el agua connata y la roca se

expanden, desalojando hacia los pozos productores el petróleo contenido en el yacimiento. Dada la baja compresibilidad del sistema, el ritmo de declinación de la presión con respecto a la producción es pronunciado, como puede observarse en fig.2.1, su caída de presión es prácticamente lineal, por lo tanto mientras actué. Este mecanismo de desplazamiento el porcentaje de recuperación es bajo.

fig 2.1 diagrama de fase

Fuente. Practicas de ingeniería de yacimientos petrolíferos

ii.

Empuje de gas en solución o gas liberado. Una vez iniciada en el yacimiento la liberación de gas disuelto en el

petróleo, al alcanzar la presión de saturación, el mecanismo de desplazamiento del petróleo se deberá primordialmente, al empuje de gas disuelto liberado; ya que si viene cierto que tanto el agua connata y la roca continuaran expandiéndose su efecto resulta despreciable, puesto que la compresibilidad (o expansionabilidad)

del gas es mucho mayor que la de los otros componentes de la formación. El gas liberado no fluye inicialmente hacia los pozos sino que se acumula en forma de pequeñas burbujas aisladas, las cuales por motivo de la declinación de la presión, llega a formar posteriormente una fase continua que permitirá el flujo de gas hacia los pozos. También puede ocurrir flujo de la fase gaseosa descontinúa por separación parcial del gas o ocluido, cuando la presión del gas excede a la del petróleo que los confina. iii.

Empuje por el gas de casquete. El empuje por capa de gas consiste en una invasión progresiva de la zona de petróleo por gas, al disminuir la presión debido a la producción la capa de gas se expande cambiando constantemente el contacto gas-petróleo, desplazando en petróleo en forma de empuje frontal o tipo pistón. El yacimiento puede considerarse como un tanque con una zona de petróleo que se agota continuamente y cuyo nivel baja a media que se drena en fondo del tanque, al mismo tiempo que se expande la capa de gas. Los requerimientos para este empuje son:  Que la parte superior del yacimiento que contenga una alta saturación de gas.  Que exista un continuo crecimiento o agrandamiento de la zona ocupada por el casquete gas. La producción de petróleo proviene de los pozos localizados en la zona de petróleo, pero el petróleo producido es remplazado por el que se mueve adelante del frente del gas, en esta forma el proceso obliga al petróleo a moverse hacia la parte inferior del yacimiento. La declinación de presión en los yacimiento que actúan bajos este mecanismo es lenta y continua, su declinación depende de también del tamaño del capa de gas.

iv.

Empuje por agua o hidráulico. El desplazamiento por invasión de agua es en muchos sentidos similar al del casquete de gas. El desplazamiento de los hidrocarburos tiene lugar en

este caso atrás y en la interface agua-petróleo móvil. En este proceso el agua invade y desplaza al petróleo, progresivamente, desde las fronteras exteriores del yacimiento hacia los pozos productores. Si la magnitud del empuje hidráulico es lo suficientemente fuerte para mantener la presión del yacimiento o permitir solo un ligero abatimiento de ella, entonces el petróleo será casi totalmente recuperado por desplazamiento por agua, puesto que no habrá liberación de gas en solución o dicha liberación será pequeña y así mismo el desplazamiento que ocasione. Los requerimientos para este desplazamiento son: En primer lugar: una fuente adecuada que suministre agua en forma accesible al yacimiento. Segundo lugar: una presión diferencial entre la zona de petróleo (yacimiento) y la zona de agua (acuífero), que induzca y mantenga la invasión, y el empuje hidráulico puede ser natural o artificial. Para que se presente en forma natural debe existir, junto a la zona productora un gran volumen de agua en la misma formación, sin barreras entre el petróleo y el agua, y la permeabilidad de la formación facilitar su filtración adecuada. v.

Empuje por segregación gravitacional. La segregación gravitacional o drene por gravedad puede clasificarse como un mecanismo de empuje; sin embargo se considera más bien como una modificación de los demás la segregación gravitacional es la tendencia del petróleo, gas y agua a distribuirse en el yacimiento de acuerdo a sus densidades. El drene por gravedad puede participar activamente en la recuperación del petróleo. Por ejemplo, en una yacimiento bajo condiciones favorables de segregación, gran parte del gas liberado fluirá a la parte superior del yacimiento, en vez de ser arrastrado hacia los por la fuerza de presión, contribuyendo hacia la formación o agrandamiento del casquete de gas y aumentando la eficiencia total del desplazamiento. Los yacimientos presentan condiciones propicias a la segregación de sus fluidos, cuando poseen espesores considerables o alto relieve estructural, alta

permeabilidad y cuando los gradientes de presión aplicados, no gobiernan totalmente el movimientos de los fluidos

vi.

Combinación de empujes. La mayoría de los yacimientos quedan sometidos durante su explotación a más de uno de los mecanismos de desplazamiento explicados. Por ejemplo un yacimiento grande puede comportase inicialmente como productor por empuje de gas disuelto. Después de un corto periodo de producción, la capa de gas asociado actúa efectivamente y contribuye substancialmente a desplazar petróleo, posteriormente, después de una extensa extracción, la presión del yacimiento caerá lo suficiente como para establecer la entrada de agua del agua del acuífero, de modo que el empuje por agua se presentara como parte importante del mecanismo de desplazamiento.