Mecanismos de Producción Natural

Buenas, después de varias semanas sin poder publicar retomo el ritmo desde donde me quede. Ya se que a la mayoría de los que siguen el blog les parecerá material repetido pero tratare de hacer el articulo diferente y con un lenguaje sencillo.

Para que un yacimiento de hidrocarburos "produzca", es decir que los fluidos del yacimiento fluyan a superficie, es necesario que exista una fuente de energía que contribuya significativamente en la producción de los fluidos. Las diferentes formas en que el yacimiento genera dicha energía se conoce con el nombre de Mecanismos de Empuje o Mecanismos de Producción Natural.

Los principales mecanismos de producción natural son :

• Compresibilidad de la roca y de los fluidos.
• Liberación del gas en solución.
• Segregación gravitacional.
• Empuje por capa de gas.
• Empuje hidráulico.

Compresibilidad de la roca y de los fluidos.

Todo material que sea sometido a esfuerzos normales va a presentar un cambio en sus dimensiones. Como es conocido los yacimientos siempre se encuentran sometidos a grandes presiones, ejercidas por las capas de rocas suprayacentes, y esto genera un cambio de volumen tanto en la roca como en los fluidos que la saturan , cuando esta presión es aliviada tanto la roca como los fluidos tenderán a expandirse hacia las zonas donde exista una menor presión, esta expansión generara un aumento en el volumen de los fluidos, pero a su vez generara una disminución del espacio poroso de la roca, esta disminución del espacio poroso de la roca hace una especia de fuelle que expulsa cierta cantidad del fluido que satura al espacio poroso.

Liberación de Gas en Solución.

Para poder entender este mecanismo hay que conocer que es la solubilidad.

"La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra.....

....La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. .." tomado de :http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad

Como se puede observar la solubilidad depende de la temperatura y de la presión, cuando se pone a producir un pozo, este alivia la presión del yacimiento y con esto varía la solubilidad del crudo, el gas disuelto en el petróleo comenzará a liberarse y esta generará una presión adicional sobre el crudo, un ejemplo practico y común de este fenómeno en micro seria una botella de refresco,al instante inicial el refresco contiene gas disuelto a cierta presión, al momento de abrir la botella se genera un diferencial de presión que varía la solubilidad del liquido dentro de la botella generando la liberación del gas que anteriormente se encontraba en solución, si cuando abrimos la botella la cerramos rápidamente sin darle mucho tiempo al gas para escapar de la botella se puede observar como la presión interna de la botella se incrementa, este ejemplo sencillo explicaría gran parte de este mecanismo de producción.

Segregación Gravitacional.

Una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravedad, afecta directamente a los fluidos en los yacimientos, como es conocido la gravedad es la fuerza teórica de atracción que experimentan entre si los objetos con masa, es decir mientras mas masa mayor sera la fuerza ejercida sobre el cuerpo, también la fuerza de atracción gravitacional se ve afectada por la distancia entre los objetos.

Para el caso de nuestros yacimientos la gravedad genera una segregación o separación de los fluidos, dependiendo de sus masas, como los fluidos se encuentran saturando rocas a miles de pies de profundidad de la superficie, la fuerza ejercida por el núcleo másico de la tierra es mucho mayor, y esta diferencia de fuerzas sobre los fluidos genera la "segregación gravitacional".

Tomemos un sistema petrolero simple con su distribución de fluidos básica

Se puede observar como se separan los fluidos, estando mas profundamente el agua por ser mas másico, seguida por el petróleo y luego el gas. Ahora si tomamos en cuenta que tenemos un yacimiento saturado, lo ponemos a producir hasta que pase el punto de burbujeo y comience a liberar gas, esas pequeñas burbujas de gas se irán acumulando hasta formar una fase continua, cuando se forme una fase continua ese gas tendera a ir hacia la zona de menor presión, a partir de aquí tenemos 2 posibles casos que el yacimiento tengo un bajo buzamiento ó que el yacimiento tenga un alto buzamiento. Si el yacimiento presenta un bajo buzamiento el gas formado y acumulado tendera a ir al pozo ya que este seria la zona de menor presión. En cambio si el yacimiento presenta un alto buzamiento y una permeabilidad vertical buena el gas liberado tendera a subir a la zona de menor presión del yacimiento generando que el gas se acumule en la parte superior de la estructura y genere una presión sobre el hidrocarburo. Este mecanismo de producción es uno de los mas eficientes entre los naturales pero para que ocurra se necesitan una serie de condiciones que generalmente no se cumplen.

Empuje por capa de Gas.

Este mecanismo se presenta cuando el yacimiento se encuentre a una presión inferior a la presión de burbujeo. A esta presión parte del gas en solución ha sido liberado y este se acumuló en la parte superior de la estructura, cuando los pozos productores comiencen a vaciar la zona de petróleo este seguirá liberando gas y la capa de gas se expandirá generando una presión adicional sobre el petróleo, este se vera obligado a fluir hacia la zona de menor presión, es decir el pozo productor

Empuje Hidráulico.

Este mecanismo de producción natural es generado por un acuífero asociado al yacimiento, este puede ser activo o no, que imparte constantemente energía al yacimiento. Cuando se genera un diferencial de presión en el yacimiento el agua tiende a expandirse y generar presión contra el petróleo que se ve obligado a fluir hacia las zonas e menor presión. En los yacimientos que presentan este mecanismo de producción la presión permanece prácticamente constante por la influencia del acuífero.La recuperación de petróleo para este mecanismo usualmente está en el rango de 30 al 60% del POES.

Este mecanismo presenta alta eficiencia pero posee un gran inconveniente, ya que en este tipo de yacimientos la producción de agua inicia muy temprano e incrementa en cantidades apreciables. La conificación en este tipo de yacimientos es muy frecuente y se debe buscar los medios para evitarla y controlarla.