CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTOS
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CARACTERIZACION DE YACIMIENTOS
ING. HELENA MARGARITA RIBON Ingeniera de yacimientos
El xito de un proyecto WF depende de la geologa del yacimiento. La geologa nunca se conoce tan bien como es necesario. Muchos de los desplazamientos con agua caen por debajo de las expectativas por la falta de caracterizacin del yacimiento La mayora de WF fallan debido a una inapropiada caracterizacin del yacimiento.
AGENDAGENERALIDADES HABITAT DEL YACIMIENTO PROPIEDADES PETROFSICAS HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA
GENERALIDADES
ESTADO DEL YACIMIENTO
1. Al inicio del proyecto de WF 2. A un determinado tiempo durante el proceso de recobro 3. Al tiempo del abandono del proyecto de WF
GENERALIDADES
ESTADO DEL YACIMIENTO
Presin y temperatura Propiedades de la roca Propiedades de los fluidos Propiedades de interaccin roca fluido
GENERALIDADES
La apropiada cuantificacin de todos estos aspectos es prcticamente imposible.
La caracterizacin del yacimiento es un proceso dinmico, por lo tanto, requiere actualizacin y mejoramiento continuo.
GENERALIDADES
CARACTERIZACIN DE YACIMIENTOS
ESFUERZOS MULTIDISCIPLINARIOS
GEOLOGA
GEOFSICA
PETROFSICA
ING. YACIMIENTOS/PRODUCCIN
LABORATORIO
GENERALIDADESAlcance de un proyecto de caracterizacin de yacimientosRESERVOR CHARACTERIZATIONFLUIDSType Composition Distribution Contacts
HABITATDepth Pressure Temperature
EXTERNAL FEATURESShape & Volume Boundaries Aquifers
FABRICLithology Porosity Permeability Heterogeneity Wettability Mechanical Properties
INTERNAL FEATURESFaults Fractures Compartments Stratification Continuity Connectivity
HABITAT DEL YACIMIENTO
Un yacimiento es un cuerpo rocoso con atributos especiales que permiten la acumulacin de hidrocarburos. Estos atributos son: Porosidad Permeabilidad Mecanismo de trampa
HABITAT DEL YACIMIENTO
Se debe conocer la geometra tridimensional del yacimiento o sea; su tamao, forma y orientacin. Para el anlisis de estos parmetros se requieren conocimientos del ambiente de sedimentacin, la tectnica y la estratigrafa. Esta informacin se obtiene a partir de: ncleos, secciones ssmicas regionales y datos paleontolgicos.
HABITAT DEL YACIMIENTO
Los yacimientos tienen diferentes formas y tamaos. Los mas comunes son: Domos Anticlinales Estructuras con fallas Estratigrficos Reefs
HABITAT DEL YACIMIENTO
Todos los yacimientos estn bajo la influencia de dos clases de presin: Presin de poro Presin de overburden
PORE PRESSURE
OVERBURDEN PRESSURE
HABITAT DEL YACIMIENTO
Segn la presin, pueden encontrarse tres tipos de sistemas: 1. Yacimientos normales: Py = 0.46*Profundidad 2. Yacimientos sobrepresionados (Geo presin): Py > 0.46*Profundidad 3. Yacimientos subnormales: Py < 0.46*Profundidad
HABITAT DEL YACIMIENTO0 100
PRESIN - PROFUNDIDAD
200 300
) .0 (1 D UI 8) FL (. 7 D US MU PL G IN CK IL L RO DR D C UN TI 92 ) 2) (.4 PO TA (.4 2 ER 15 ER OS AT AT 04) GE E W SH W I L (. 4 2 5 1 ) L IN (. VY O H E A H T O IL L IG
400
Gradiente de gas < 0.1 psi/ft Gradiente de aceite = 0.3 a 0.4 psi/ft Gradiente de agua > 0.434 psi/ft
DEPTH
500 600 700 800 900 1,000 1,100 1,200 1,000 psi
SA
FR E
(0.50 ) NA TU RA L G AS
1,250 psi
1,500 psi
1,750 psi
2,000 psi
PRESSURE
HABITAT DEL YACIMIENTO
PROFUNDIDAD - PRESIN
GasSG = .12FLUID CONTACT SLOPE BREAK
slope = .050 psi/ft.
La presencia de mas de un fluido en el yacimiento se evidencia por el cambio del gradiente de presin.
SG = .87
FLUID CONTACT
DEPTH
Oil
slope = .377 psi/ft.
SLOPE BREAK
BrineSG = 1.14
slope = .493 psi/ft.
HABITAT DEL YACIMIENTO
TEMPERATURA DEL YACIMIENTO
La temperatura del yacimiento es obtenida mediante: 1. Medicin directa usando termmetro (wireline) 2. Clculo a partir del gradiente trmico regional y conocida la profundidad
HABITAT DEL YACIMIENTO
TEMPERATURA DEL YACIMIENTODepth, feet18,000
El gradiente trmico - pendiente de esta curva en la mayora de las reas de produccin del mundo est entre 1 2 F por 100 pies de profundidad.
Temperature
HABITAT DEL YACIMIENTO
TEMPERATURA DEL YACIMIENTO
Durante la inundacin con agua, tres cambios son muy claros debido a la inyeccin de agua ms fra en el yacimiento caliente. 1. La roca alrededor del pozo inyector se enfra. 2. Alta presin de inyeccin incrementa la presin de poro en la vecindad del pozo y por lo tanto disminuye el nivel de esfuerzo in situ. 3. La temperatura disminuye en la vecindad de el pozo, resutando una regin de viscosidad incrementada
HABITAT DEL YACIMIENTO
EFECTOS DEL CAMBIO DE ESFUERZOS DURANTE UN WF
Durante un proceso WF, el esfuerzo efectivo, P overburden P poro, alrededor del inyector cambia debido al incremento y la disminucin de la temperatura del yacimiento. 1. Fracturas 2. Elongacin de las fracturas existentes 3. Daos en el wellbore
AGUA INTERSTICIAL O CONNATA
SATURACION DE FLUIDOS TOTAL MOJABILIDAD POROSIDAD
PROPIEDADES PETROFISICASABSOLUTA PERMEABILIDAD PRESION CAPILAR
EFECTIVA
IMBIBICION Y DRENAJE
RELATIVA EFECTIVA PERMEABILIDAD RELATIVA
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO
La heterogeneidad de un yacimiento puede ser definida como la variacin de las propiedades del yacimiento en funcin del espacio. Estas propiedades pueden incluir permeabilidad, porosidad, espesor, saturacin, fallas, fracturas, etc Para una descripcin apropiada de un yacimiento, es necesario predecir la variacin de estas propiedades como funcin de localizaciones espaciales. espaciales.
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO
La heterogeneidad es la variacin espacial de las propiedades del yacimiento. Ocurre a varios niveles: Gran escala Compartamentalizacin del yacimiento Presencia de fallas Presencia de fracturas Gran contraste de permeabilidad
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO
COMPARTAMENTALIZACIN
PLATFORM
TopBrent structure map
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO
La heterogeneidad es la variacin espacial de las propiedades del yacimiento. Ocurre a varios niveles: Pequea escala Forma y tamao de los sedimentos Depositacin histrica de los sedimentos Cambios subsecuentes debido a la diagnesis y tectnica
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO
La heterogeneidad es el atributo mas difcil de cuantificar, pero es el que tiene mayor efecto sobre un proceso WF.
Todas las propiedades del yacimiento pueden variar tanto areal como verticalmente, pero el cambio en la permeabilidad es el ms drstico
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOTodas las propiedades del yacimiento pueden variar tanto areal como verticalmente, pero el cambio en la permeabilidad es el ms drsticoPermeability Porosity
Depth
Depth
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO
HETEROGENEIDAD VERTICAL
Dos mtodos fueron introducidos durante los aos 40's yd 50's para la cuantificacin de la heterogeneidad vertical, en una escala de 0 (homogneo) a 1 (heterogeneo). 1. Coeficiente de Lorenz 2. Factor de variacin de permeabilidad (V), Dykstra & Parson
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOCOEFICIENTE DE LORENZ
- Ordenar todos los valores de permeabilidad en orden descendiente.- Calcular la capacidad de permeabilidad acumulada Kh y la capacidad de volumen acumulada h. - Normalizar ambas capacidades acumuladas hasta que cada capacidad se encuentre en un rango entre 0 y 1. - Graficar la capacidad de permeabilidad acumulada normalizada versus la capacidad de volumen acumulado normalizado en una escala cartesiana.
COEFICIENTE DE LORENZ1.0 C
Fraction of Total Flow Capacity (kh)
0.8
B
0.6
0.4
0.2 A 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.1 1.0 Fraction of Total Volume, h
D
Lorenz Coefficient, L = Area ABCA / Area ADCA HOMOGENEOUS HETEROGENEOUS
0
L
1.0
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOVARIACIN DE PERMEABILIDAD,V DYKSTRA PARSONS
- Ordenarr las permeabilidades en orden decreciente. - Para cada muestra, calcular el porcentaje del espesor con la permeabilidad ms grande de la muestra. - Usando un papel log-probabilstico, graficar los valores de permeabilidad en la escala logartmica y el porcentaje del espesor en la escala probabilstica. - Dibujar la mejor recta que ajuste los puntos graficados.
VARIACIN DE PERMEABILIDAD,V DYKSTRA PARSONS100 80 60
PermeabilityVariation, V !40 Sample Permeability, MD
k - kW k 10-3 = 0.7 10
20
= k
10 8 6 4 3 2
k
1 1 2 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 98 99 99.5 Portion of Total Sample Having Higher Permeability
HOMOGENEOUS
HETEROGENEOUS
0
L
1.0
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOA. Perfil de permeabilidades ordenadas en orden ascendente B. Perfil real de permeabilidad en el yacimento DepthA
DepthB
k
k
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOHETEROGENEIDAD AREAL
Los yacimientos presentan variaciones en la permeabilidad y en otras propiedades de la roca en la direccin lateral Existen mtodos de interpolacin y extrapolacin que pueden ser aplicados a valores de una variable regionalizada a diferentes localizaciones.
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOHETEROGENEIDAD AREALMuchos de estos mtodos utilizan la siguiente expresin generalizada:
Donde: Z*(x) = Estimado de la variable regionalizada en la localizacin x. Z(xi) = Valor medido de la variable regionalizada en la posicin xi. i = Factor de peso. n = Nmero de puntos.
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOMTODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIAEste asigna un factor de peso i para cada medida de la variable regionalizada por el inverso de la distancia entre el valor medido y el punto a ser estimado, es decir:1 d P i = n i 1 d i=1 i
Donde:
di = Localizacin del valor medido y la localizacin de inters i = Factor de peso. n = Nmero de puntos.
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOMTODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIA
Este asigna un factor de peso i para cada medida de la variable regionalizada por el inverso de la distancia entre el valor medido y el punto a ser estimado, es decir:VX =
VPi i=1
W
i
Donde: Vx= Valor desconocido en el punto x
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOMTODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIA AL CUADRADO
Este mtodo asigna un peso para cada medida de la variable regionalizada por el cuadrado del inverso de la distancia de la muestra al punto a ser estimado, es decir:1 di Pi = 2 n 1 d i=1 i 2
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOCONTINUIDADLa continuidad y conectividad son los factores mas importantes que controlan los procesos de desplazamiento.LiAi
Hi
PERCENT CONTINUITY =B
EFFECTIVE HLJ TOTAL HLJ
C
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOPRODUCER INJECTOR
A
Estratos A, D, F, y H son geolgicamente continuos.INJECTION SUPPORTED = 33% C
B
COMPLETED = 50%
Estratos C y H estn soportados por la inyeccin. Estratos D y H estn completados efectivamente en el productor Estrato H es el nico viable para un WF
D E
F G
HRESERVOIR CONTINUITY = 67 % RESERVOIR FLOODABILITY = 17 %
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOLEYES EMPRICAS
1. Todos los yacimientos son heterogneos en las propiedades de roca y fluido. Cuando se conoce poco acerca de ellas, se asume que son homogneas. 2. Entre ms se logra conocer el yacimiento, ste se hace ms heterogneo. La heterogeneidad es proporcional a la cantidad de tiempo, esfuerzo y dinero gastado.
HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTOLEYES EMPRICAS
3. La heterogeneidad tiene el mayor impacto sobre los riesgos e incertidumbres relacionadas con: Volumen de hidrocarburos in situ Eficiencia de recobro Productividad del pozo Desarrollo del yacimiento
CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS
GAS SECO
GAS HMEDO
GAS CONDENDADO
ACEITE VOLTIL
ACEITE NEGRO
CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS
CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS
Near Critical
Bubblepoint Systems
Dewpoint SystemsDRY GAS
WET GAS GAS CONDENSATE VOLATILE OIL BLACK OIL 100 1000 10000 100000
Original Gas-Liquid Ratio SCF/BBL Stock Tank Liquid
CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS
Dry Gas Reservoir
Wet Gas Reservoir
Retrograde Gas Condensate
Volatile Oil
Saturated Black Oil
Under Saturated Black Oil
Heavy Oil/Tar
Gas Saturation: 100%
100%
100-70%
0-60%
0-30%
0%
0%
PROJECTS COUNT
CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS
Los yacimientos de aceite negro y aceite voltil son candidatos para En el caso del aceite voltil requiere mas un proyecto WF. consideraciones debido a su rpida tendencia a liberar gas cuando la presin cae por debajo de la presin del punto de burbuja.
Los yacimientos de gas (seco, rico o hmedo) nunca son intencionalmente inundados con agua, ya que una gran cantidad de gas queda atrapada en el yacimiento debido a que la roca es mojada por agua.
PROPIEDADES DE ROCA Y FLUIDO PARA UN PROYECTO IDEAL WF
Yacimiento homogneo y no fracturado No particionado, isotrpico, continuo Alta porosidad y permeabilidad Pequeos cambios de permeabilidad entre estratos Roca mojada por agua Alta transmisibilidad entre los flancos y el centro (Esquema de inyeccin perifrica) Baja viscosidad del aceite Presin promedio del yacimiento mayor a la Presin de burbuja Baja saturacin de agua inicial en la columna de aceite Saturacin de gas mnima en la columna de aceite Disponibilidad del agua de inyeccin Calidad del agua Compatibilidad qumica entre el agua y el aceite Localizaciones terrestres
CONCLUSIONES
Cualquier proyecto que se desee implementar en el yacimiento ser impactado negativamente si ste no se caracteriza apropiadamente. Aunque inicialmente slo se dispone de datos estticos, los cuales deben analizarse para obtener informacin acerca de las propiedades del yacimiento, posteriormente deben integrarse datos dinmicos (presin y produccin) los cuales son ms concluyentes
BIBLIOGRAFIA
DE FERRER Magdalena, Mtodos de Recobro Mejorado,1990 MARSHALL D. and AMAEFULE J, Analisis of Unconsolidated (Soft) sediment core and applications of the data for Reservoir Description and Explotation, 1989 MIER Ricardo, Geologa del Petrleo Bsica.
GRACIAS