4. CRUDOS ESPUMANTES El término de crudo espumante se originó de observaciones de espumas estables en las muestras recogidas en el cabezal de los pozos de algunos campos canadienses y venezolanos de petróleo pesado que producen bajo el mecanismo empuje por gas en solución. Además el fujo de crudos espumantes es una orma de fujo biásico no-arcy de gas y petróleo que a dierencia del fujo biásico normal! implica el fujo de burbujas dispersas de gas! es decir que no requiere que la ase de gas sea la ase continua antes de comenzar a fuir fu ir.. "os crudos espumantes se presentan en orma de espuma continua gruesa de petróleo que muy a menudo envases de muestra dispuestos en el cabezal del pozo se desbordan con petróleo a la #ora dela recolección$ posteriormente! menos el %&' de su volumen contiene petróleo cuando son abiertos en el laboratorio algunos d(as más adelante! momento en la cual #a desparecido la espuma. )uc#os de estos yacimientos también e*#iben comportamiento anómalo de producción! en términos de recobro primarios son notablemente altos y dic#a observación no es el resultado de errores errores de medición causados por la espuma.
4.1 Descripción del fenómeno El agotamiento de presión crea supe saturación. "a ormación de las burbujas es en las cavidades rugosas de las paredes de los poros. El tama+o de las burbujas depende de las uerzas de entrampamiento capilares y de las uerzas viscosas Algunas burbujas se separan y comienzan a crecer en los cuerpos porosos. "as burbujas comienzan a migrar con el petróleo después de que crecen #asta un cierto tama+o. "as burbujas migratorias contin,an dividiéndose en burbujas más peque+as. El fujo disperso es logrado por la separación de burbujas grandes en burbujas más peque+as "a / permanece baja. 0e obtienen altos actores de recobro. 0eg,n )astman! )as tman! el comportamien compo rtamiento to básico del enómeno en ómeno 123A)435"6 está determinado por la e*istencia de los que se llama un pseudo6 punto de burbujeo. /ara la mayor(a de los petróleos convencionales que tienen viscosidades relativamente najas! el gas se une rápidamente en burbujas grandes y se desarrolla casi inmediatamente la ormación de una ase de gas libre y con esto un aumento en la /. /. /or esta razón! en e n los petróleos convencionales o no espumantes! el punto de burbuja y el punto de pseudo
burbuja tienen igual o valores muy cercanos. /ara los crudos espumantes! debido a la alta viscosidad del petróleo! las burbujas del gas no pueden unirse inmediatamente y ormar burbujas grandes. /or esta razón la ase de petróleo se convierte en una emulsión dispersa continua con un incremento en la concentración de burbujas cada vez más grandes a medida que cae la presión! aumentando a,n más la s,per saturación de gas en el petróleo. Aqu( es donde entra en juego el punto de 7pseudo6 burbujeo.
4.2 desarrollo de las !r!"as. /rincipalmente ocurre una ormación espontanea de burbujas en un l(quido cuando ocurre la ca(da de presión necesaria para ormar un grupo de burbujas que tienen cierto tama+o critico 8nucleación #omogénea9 está requiere la ausencia de materia e*tra+a en el petróleo y una gran s,per saturación! este proceso está desconectado de las condiciones del medio poroso. "uego ocurre el crecimiento de las burbujas en el medio poroso por uerzas viscosas! super:ciales y de presión. "a s,per saturación en el l(quido conduce el proceso! mientras el crecimiento obtenido obedece al patrón de la geometr(a espec(:ca del medio poroso. 0e cree que el crecimiento de las burbujas en el medio poroso a condiciones isotérmicas es principalmente controlado por diusión. En yacimientos de crudo espumante! los eectos de las uerzas viscosas son signi:cativos en el control de crecimiento de las burbujas! porque la e*pansión de la ase gaseosa por diusión dentro de las burbujas e*istentes de gas debe ser lo bastante grande para sobreponer la resistencia causada por el petróleo viscoso alrededor. /osteriormente ocurre un proceso de coalescencia donde las burbujas de gas liberadas del petróleo debido al agotamiento de la presión se quedan dispersas en el crudo para ormar un a espuma continua en el petróleo. 0in embargo la espuma es inestable! las burbujas dispersas de gas eventualmente se separan del petróleo para ormar la ase de gas libre! pero esta separación toma tiempo para ocurrir dependiendo de la coalescencia de las burbujas de gas. )uc#os actores aectan la estabilidad de la espuma. A nivel de laboratorio se #a encontrado que la estabilidad de la espuma aumenta con la viscosidad del petróleo l(quido
4.# Mecanismos $!e ori%inan el fenómeno de cr!dos esp!man&es Algunos yacimientos de petróleo pesado de arenas poco consolidadas desempe+an se mejor cuando es permitido que la arena fuya libremente #acia el pozo! es decir se incrementa la tasa de p roducción y el actor de recobro cuando la arena es transportada #asta la super:cie. 0e cree que esto contribuye a aumentar la movilidad del fuido en las cercan(as del pozo por aumento de la permeabilidad en la zona aectada 8incremento negativo del s;in9 o que la producción de arena remueve posibles da+os en la permeabilidad. "a producción de arena e*plica la alta movilidad pero no el alto actor de recobro! por lo cual se necesita postular un mecanismo que e*plique el entrampamiento de gas que sale de solución del petróleo. Además es importante destacar que no se necesita producción de arena para tener presente este enómeno! sino un gradiente de presión su:ciente para mover
las burbujas! los mecanismos asociados a la producción de crudos espumantes encontrados con mayor recuencia son las uerzas viscosas y las altas tasas de agotamiento.
'!er(as )iscosas. 0e #a determinado que mientras mayor es la viscosidad de un crudo! menor es la movilidad del gas y además se incrementa la saturación de gas critica! lo cual se traduce en un aumento del actor de recobro! aunque dic#a saturación paree ser mayormente aectada por la tasa de agotamiento. Esto recompensa el ine:ciente desplazamiento que generalmente se espera cuando se tienen altos valores de viscosidad. Asimismo el aumento en la viscosidad del petróleo ocasiona una disminución en el coe:ciente de diusión de gas disuelto! lo que #ace di(cil el transporte delas moléculas de gas para la nucleación de las burbujas. /or otro lado las uerzas viscosas disminuyen la coalescencia de las burbujas y por consiguiente ayudan a evitar la temprana ormación de una ase de gas continua. FOAMY OIL - CRUDOS ESPUMOSOS
Este concepto ha tenido más de 20 años en debate, se conoce es que este fenómeno está asociado a la producción primaria o mejor dicho inicial de los yacimientos de p etróleo pesado y extra pesado, donde la disolución de gas en solución es el mecanismo de producción más representativo, pero este concepto ha tenido una evolución en el tiempo que podemos ver a continuación
!mith, "#$%%& ' (ispersión del flujo de gas como un conjunto de burbujas pequeñas como las gargantas de los poros y asume que estas burbujas no se unen para formar una fase continua de gas) ' !e supone que la viscosidad de la me*cla que fluye es intermedia entre la del l+quido y la del gas) ' !ugiere que la deformación de la matri* y el flujo de arena tiene posibles efectos sobre la permeabilidad del yacimiento, pero este efecto es insuficiente para explicar el comportamiento anómalo de los crudos pesados) (usseault "#$$& ' -ropuesta de cuatro ra*ones principales responsables de la producción mejorada) Estos son los siguientes #) .adio de un mejor drenaje 2) /ovimiento de granos ) Expansión de las burbujas de gas ' as burbujas formadas no se unen debido a la alta viscosidad del petróleo) ' a burbuja en lugar de bloquear los poros, se mueven con el petróleo debido al movimiento de los granos de arena y proporcionan fuer*a motri* interna a trav1s de la expansión) /aini et al) "#$$& ' /ayor factor de recuperación se atribuyó a la movilidad reducida de la dispersión de gas
raus et al) "#$$& ' 3ntrodujo el concepto de pseudo presión del punto de burbuja ' El gas liberado en el punto de burbuja sigue siendo arrastrado por el petróleo y no forman una fase continua libre hasta que la pseudo presión de burbuja no es alcan*ada) 4laridge y -rats "#$$5& ' !e sugiere que los asfáltenos y resinas que recubrir las superficies de la burbuja y previene el crecimiento de burbujas más y coalescencia) ' as burbujas se mueven con el petróleo a trav1s de gargantas de poro con la velocidad de fase del petróleo) ' a eliminación gradual de los asfaltenos a partir de la fase de petróleo p rovoca una reducción significativa en la viscosidad de la fase de petróleo, que es la principal ra*ón de la mayor productividad tambi1n) ' 4on el tiempo se rompe la pel+cula de asfalto y el gas se escapa para formar una fase separada) !heng et al) "#$$5& ' a liberación de gas en solución se modela como un proceso impulsado por la tasa de nivel de sobresaturación existente ' a separación de las burbujas dispersas en el petróleo para formar una fase continua de gas se inspiró tambi1n como un proceso de cambio) !hen y 6atyc7y "#$$8& ' !ugirió que la circulación del fluido dentro de las burbujas adjunta y el movimiento de balanceo de las burbujas separada podr+a reducir la resistencia viscosa a la fase de flujo de petróleo) ' !e atribuyó el incremento de la movilidad a los efectos de gases de lubricación) 9reinen et al) "#$$:& ' a reducción del estr1s y el corte de fluido conduce a la formación de agujeros de gusano, y la dilatación de arena son las más altas cerca del agujero del po*o, pero disminuyen rápidamente a una mayor distancia de bien) ' os agujeros de gusano y la arena dilatada puede explicar las tasas de producción alto, cerca del po*o, la recuperación del petróleo está dominado por el flujo de petróleo) /aini "#$$$& ' !e define el flujo de petróleo espumoso en dos fases gas;oil tiene un numero capilar de flujo alto) ' 3ndicó que una tasa cr+tica de agotamiento de la presión que aumenta considerablemente con la disminución de la viscosidad que es necesaria para mantener el flujo de petróleo espumoso)
Es por ello que cada autor le da una definición y no solo con eso le adjudica importancia a varios sucesos en el yacimientos a este efecto, propiedades capilares, velocidad de flujo y saturación de gas en el petróleo son alguno de los aspectos más importantes a evaluar en este tipo de crudo, ya que las mol1culas de gas no tiene la suficiente movilidad para formar una fase continua dentro del petróleo pesado, generando una disminución de la viscosidad de la me*cla, varios relatan que esto tambi1n depende del tipo de gas que contenta, el metano en su composición produce más producción que el etano y propano)
!e estiman seg
un efecto llamada >ucleación que es el comien*o de un cambio de estado en una región pequeña pero estable) El cambio de estado puede ser la formación de gas o cristal a partir de un l+quido, esto ocurre en interfaces entre el gas y un l+quido con dificultades de movilidad, es esto
9res consideraciones importantes para el agotamiento de estos yacimientos han sido identificadas en los art+culos utili*ados, dándole vital importancia a ?en d point@ de las curvas de permeabilidad relativa en este tipo de crudo) ; El factor de recobro depende de la tasa de agotamiento, donde el aumento de los factores de recuperación se obtienen cuando la tasa de agotamiento es mayor) -or lo tanto, es importante llevar a cabo los experimentos de laboratorios tan lento como es factible en la práctica, proporcionando tiempos de medición en el orden de decenas de d+as) ; a aplicación de una presión de confinamiento en un laboratorio afecta de manera significativa el factor de recuperación de los experimentos de reducción de laboratorio) Esto es extremadamente importante, porque cuando las curvas de permeabilidad relativa se determinan a partir de un experimento de agotamiento, se busca simular ese esfuer*o que tiene el yacimiento por la compactación se la roca) ; a composición de la arena se demuestra que es importante, sobre todo la concentración y la naturale*a de la arena) Al aumentar el contenido fino "arcillas&, la recuperación se han hecho mayor en laboratorios) -or esa ra*ón, se sugiere que las curvas de permeabilidad relativa se determinan a partir de experimentos en los n
a estimación de la compactación y la subsidencia en este tipo de yacimientos con estos crudos se ve dificultada por la fragilidad del material de depósito) Este consiste de arenas pobremente cementadas) -or esa ra*ón, el muestreo de n
a compresibilidad entonces se introduce en un programa de simulación que determina la compresibilidad total de la roca en función de la presión) os resultados han indicado que la compactación es un mecanismo muy importante en el comportamiento del crudos espumante donde ese efecto altera las interacciones de las fases presentes en los sistemas porales)
