Influjo de agua (We) ¿Te gusta este artículo? Compártelo
Un acuífero se define como estrato o formación geológica que almacena y transmite agua (permite la circulación de agua a través de sus poros o grietas) permitiendo que pueda ser explotado en cantidades económicamente apreciables. Los acuíferos pueden tener diferentes características, pueden ser acuíferos confinados o cerrados que no tiene contacto con fuente externa alguna, o pueden tener un extenso afloramiento que permite que fuentes externas de agua mantengan inalterable su capacidad de aporte de energía expulsiva. Un alto porcentaje de los yacimientos de hidrocarburos están asociados a éstos cuerpos de agua (acuífero) y de cualquier manera, estos constituyen una fuente de energía natural para los yacimientos. En general, se define el límite inicial entre el yacimiento y el acuífero asociado como contacto agua/petróleo. agua/petróleo. Sin embargo, la naturaleza de la roca/yacimie roca/yacimiento nto y las densidades agua/petróleo pueden generar la existencia de amplias zonas de transición entre ambos fluidos, como resultado del balance entre las fuerzas capilares y las fuerzas gravitacionales. Se definen como yacimientos volumétricos aquellos que no tienen entrada natural de fluidos. Generalmente, al hablar de influjo natural de fluidos se piensa inmediatamente inmediatamente en agua ya que comúnmente este fluido es el que entra en el volumen control del yacimiento (volumen bruto), que inicialmente está ocupado por la acumulación de hidrocarburos con su agua connata. Sin embargo, hay casos en los cuales una acumulación inicialmente volumétrica puede recibir fluidos de otra acumulación, de manera accidental o no deliverada en este caso se pueden dar mediante la inyección planificada de fluidos.
Fig.1 Acuíferos
La presencia de un acuífero asociado a un yacimiento puede ser detectada de las siguientes maneras: -Por perfilaje. -Por producción de agua. -Por balance de materiales.
Np = Petróleo producido N= Petróleo original in-situ Bt=Factor de volumen total de formación. Bti=Factor de volumen total de formación para un momento i. Bgi= Factor de volumen de gas de formación para un momento i. m=Relación entre el volumen inicial de gas libre en el yacimiento y el volumen inicial de petróleo en el yacimiento. Bg=Factor de volumen de gas de formación. Wp=Agua acumulada producida. Bw=Factor de volumen del agua de formación. Bo = Factor volumétrico de formación del petróleo We=Influjo acumulado de agua (Intrusión). Rp=Relación gas-petróleo acumulada. Rsi=Relación gas-petróleo gas-petróleo en solución para un momento i. Rs=Relación gas-petróle gas-petróleo. o. Sw = Saturación de agua, fracción. Cw, Co, Cg=Compresibilidad del agua, del petróleo y de gas. Cf=Compresibilidad del volumen poroso P=Presión estática del yacimiento
ΔP=Pi - P i=inicial
Np = Petróleo producido N= Petróleo original in-situ Bt=Factor de volumen total de formación. Bti=Factor de volumen total de formación para un momento i. Bgi= Factor de volumen de gas de formación para un momento i. m=Relación entre el volumen inicial de gas libre en el yacimiento y el volumen inicial de petróleo en el yacimiento. Bg=Factor de volumen de gas de formación. Wp=Agua acumulada producida. Bw=Factor de volumen del agua de formación. Bo = Factor volumétrico de formación del petróleo We=Influjo acumulado de agua (Intrusión). Rp=Relación gas-petróleo acumulada. Rsi=Relación gas-petróleo gas-petróleo en solución para un momento i. Rs=Relación gas-petróle gas-petróleo. o. Sw = Saturación de agua, fracción. Cw, Co, Cg=Compresibilidad del agua, del petróleo y de gas. Cf=Compresibilidad del volumen poroso P=Presión estática del yacimiento
ΔP=Pi - P i=inicial
En la aplicación de balance de materiales, se sugiere un procedimiento para detectar y cuantificar la presencia de un acuífero activo asociado a un yacimiento aunque aunque no necesariamente haya producido agua, el cual se basa en suponer que no existe influjo de agua (We=0) y calcular el volumen de petróleo original en sitio (N), empleando un cálculo repetitivo que utiliza la historia de presión/producción. presión/producción. Si con esta historia se obtiene un valor relativamente constante constante de N, se puede afirmar que en efecto el yacimiento no está asociado a un acuífero activo; y si de lo contrario los valores de N son cada vez mayores a medida que avanza en producción, se puede afirmar que el yacimiento está asociado a un acuífero activo. Si el valor de N es confiable, se puede utilizar la EBM para calcular los valores de agua de intrusión (We) a medida que ha pasado el tiempo, partiendo de la historia de presión/pro presión/producción. ducción. El estudio de la presencia de influjo de agua en un yacimiento puede efectuarse relacionándolo relacionán dolo con otros dos parámetros, el estado de agotamiento y el tiempo:
Influjo de agua vs. estado de agotamiento agotamiento:: El concepto de balance de materiales descrito por su ecuación (EBM) contempla la posible entrada progresiva de agua (We) al volumen de control, de manera natural, para esto es necesario que se cumplan dos condiciones:
1. Que la acumulación acumulación de hidrocarburos hidrocarburos esté en contacto contacto directo con con el acuífero. acuífero.
2. La existencia de un diferencial importante de presión entre el cuerpo de agua y la acumulación de hidrocarburos. Se requiere que a nivel del contacto agua/petróleo se reduzca la presión estática (Pe) de la zona de hidrocarburos para que sólo luego el cuerpo de agua cualquiera que este sea, reaccione con su entorno para esta caída de presión.
El acuífero aporta a la acumulación un volumen de agua (We) que se puede relacionar con cuatro factores: -El tamaño del acuífero y/o sus características para rellenarse. rellenarse. -La caída de presión estática en el contacto agua/petróleo (Pi-Pe). (Pi-Pe). -Las propiedades de la roca, particularme particularmente nte en el acuífero. -El tiempo durante el cual se ha aplicado o sostenido la caída de presión en el contacto agua/petróleo.
Influjo de agua vs. tiempo: El influjo de agua (We) depende del tiempo que ha estado activo en el contacto agua/petróleo agua/petróleo cada paso o caída de presión. Sin embargo, en la EBM el influjo acumulado de agua a una presión dada (Pe) sólo representa un volumen que se traduce a masa, sin importar como ni cuanto tiempo se ha requerido para alcanzarlo, de
esta manera We se expresará en términos de balance de materiales como función de Pe promedio del yacimiento al cual entra y del cual se produce Wp. Para convertir We vs. Pe a We vs. t, solo se requerirá disponer de Pe vs. t 19 enero 2009
rísticas de yacimientos con empuje de agua artículo? Compártelo
de empuje de agua es aquel en el que la fuente predominante de energía para producir el avance del agua procedente de un acuífero asociado. Si otro mecanismo aporta una ificativa de energía, se considera que el yacimiento está bajo un empuje combinado. aria de energía de este tipo de yacimiento es la combinación de la expansión de la roca y n acuífero que suple la afluencia del agua hacia el yacimiento. En algunos casos el abastecido por aguas desde la superficie, por lo que la afluencia no es enteramente obra ón. El empuje de agua puede proceder del flanco o de más abajo del yacimiento. La figura iferencia en geometría entre un empuje desde el flanco y un empuje desde el fondo.
de empuje de agua
también puede verse favorecida por la expansión del petróleo, ya que la presión del be caer antes que empiece la afluencia del agua. Este es también lo más importante al la vida del yacimiento, cuando la tasa de la caída de presión es más alta. La figura 2 rva de presión respecto al tiempo para un yacimiento típico bajo empuje de agua.
Fig. 2. Presión del yacimiento en el tiempo de producción.
gua efectivo
tipo de empuje de agua, si es efectivo o parcial, se deben realizar estudios geológicos l tamaño y la forma del acuífero, e identificar otros yacimientos en la cuenca que acuífero común. Cuando esto suceda deben hacerse estudios de evaluación de e presión entre los yacimientos. No tiene nada extraño que el comportamiento de la queños yacimientos en una cuenca esté dominado por la producción de los grandes ue se abastecen de grandes volúmenes de agua de la cuenca. de la fuerza y tamaño del acuífero, la tasa de producción se puede mantener en un yacido el tamaño no es suficiente para mantener la presión del yacimiento a niveles deseados, ctar agua. e el desplazamiento de petróleo por agua a bajos niveles de presión es menos eficiente a l petróleo merma y se torna más viscoso, debido al desprendimiento del gas en solución. manera muy común una pérdida en extracción de aproximadamente 0,25% por ciento disminución de presión en el frente de agua. Así que la tasa máxima eficiente del pende en parte del nivel de presión al cual el acuífero puede abastecer agua. la extracción en campo s, las evaluaciones hechas sobre la eficiencia de extracción han demostrado que su valor y 80 por ciento. La eficiencia de extracción es más alta para una alta permeabilidad y una de viscosidad de agua-petróleo. .
as más importantes se puede decir que las características más importantes de los yacimientos con empuje de siguientes: el yacimiento permanece alta. as-petróleo producido permanece baja. n de agua comienza temprano y aumenta considerablemente. hay flujo natural hasta tanto la producción de agua es excesiva. recobro es de 35 a 75% del POES.
cuíferos ¿Te gusta este artículo? Compártelo
¿Qué es un acuífero? Un acuífero es una formación geológica subterránea compuesta de grava, arena o piedra porosa, capaz de almacenar y rendir agua. Las condiciones geológicas e hidrológicas determinan su tipo y funcionamiento. Por ejemplo, se espera que mientras mayor sea la porosidad de las rocas (variante entre 5 y 20 por ciento), según el tipo de roca, más agua produzca el acuífero. Hay dos tipos de acuíferos: los confinados y los no confinados. En el acuífero confinado, el agua está atrapada entre los estratos impermeables de la roca o entre rendijas de la formación rocosa. Dicha agua podría encontrarse almacenada a presión, y a esta presión se le llamaría artesana. Si se perfora un pozo en un acuífero confinado, el nivel del agua en el pozo aumenta en proporción a la presión artesiana, y fluye naturalmente sin necesidad de utilizar una bomba). Tanto a este pozo como a su
acuífero se le llaman también artesianos. Los acuíferos artesianos profundos pueden tener un espesor de hasta 3,000 pies (914 metros), y pueden rendir hasta 1.000 galones de agua por minuto. En un acuífero no confinado, en cambio, el agua no está almacenada a presión por no estar encapsulada en la roca. Si se hincara un pozo en él, el agua se tendría que bombear a la superficie.
Tipos de acuíferos Desde el punto de vista de su conformación se pueden distinguir los acuíferos libres, y los acuíferos confinados. En la figura se ilustran los dos tipos de acuíferos:
río o lago (a), en este caso es la fuente de recarga de ambos acuíferos. suelo poroso no saturado (b). suelo poroso saturado (c), en el cual existe una camada de terreno impermeable (d), formado, por ejemplo por arcilla, este estrato impermeable confina el acuífero a cotas inferiores. suelo impermeable (d). acuífero no confinado (e). manantial (f). Pozo que capta agua del acuífero no confinado (g). pozo que alcanza el acuífero confinado, frecuentemente el agua brota como en un surtidor o fuente, llamado pozo artesiano (h).
Tipos de acuíferos
2. Agua subterránea
2.1 Uso actual 2.2 Características de los acuíferos 2.3 Estimaciones de disponibilidad de agua 2.4 Posibilidades de explotación
En la ACRB se practica una moderada extracción de agua subterránea, recurso éste que, en ciertas zonas, se presenta con abundancia. La utilización del agua subterránea mediante pozos perforados, data de principios de siglo; pero en la última década, y en la medida en que se han ido agotando las posibilidades de los recursos hídricos superficiales, la extracción se ha intensificado bruscamente, y se piensa que continuará así en el futuro, debido a la falta de obras de regulación a corto plazo que incrementen la oferta garantida del recurso. Se recurre al agua subterránea para atender las demandas del consumo humano, del riego y más recientemente de la industria. A los efectos de una evaluación del recurso y su integración en los planes de aprovechamiento en el período bajo estudio, la Unidad Técnica realizó una recopilación de toda la información existente, y encaró el inventario hidrogeológico, complementado con informaciones diarias del nivel freático en pozos expresamente elegidos y con ensayos de bombeo. Teniendo en cuenta la metodología y los alcances del estudio, las conclusiones que siguen no son definitivas ni representan el juicio de investigaciones exhaustivas propias de un programa especial para tales fines. Sobre la base de la información disponible, las zonas abarcadas por el inventario hidrogeológico fueron 9 y se indican en el mapa IV-2-1. 2.1 Uso actual
En el sector argentino se inventariaron 243 pozos perforados, 118 pozos excavados y 18 vertientes. En el sector boliviano se inventariaron 26 pozos perforados, 23 excavados y 3 vertientes, lo que hace un total general de 431 fuentes de agua subterránea en la ACRB. Estas fuentes no se hallan distribuidas uniformemente, sino que se encuentran en áreas geológicamente favorables donde predominan el cuartario, constituido en gran porcentaje por arena y grava. Los pozos fueron realizados por organismos estatales o empresas privadas y se concentran en áreas en las que, debido a la escasez o dif icultad de captación de agua superficial, se ha intensificado aquella explotación. Estas áreas se corresponden en general con zonas densamente pobladas, localizaciones industriales importantes o regadíos extendidos En algunas zonas, como en la Quebrada de Humahuaca, el acuífero es una de las pocas fuentes disponibles para los asentamientos humanos, si bien el escaso volumen de la reserva no permite considerarla como alternativa de un posible embalse de aguas superficiales. En el valle del San Francisco, las perforaciones realizadas para la investigación petrolera proveyeron información, i ndirectamente,
sobre la presencia de agua en el subsuelo, en especial delimitando zonas de artesianismo. Como resultado de las investigaciones efectuadas, se ha determinado que en el sector argentino, el volumen de agua subterránea para abastecimiento doméstico y municipal alcanza a 6 hm 3/año; para las industrias a 14 hm 3/año, y para riego 10 hm3/año, lo cual significa un total de 30 hm 3/año, o sea un caudal equivalente constante de casi 1 m 3/s. En el sector boliviano, la extracción sería considerablemente inferior: 0,4 hm 3/año para usos domésticos y municipales, y 0,9 hm 3/año para la industria azucarera. A lo largo del año, el consumo de agua subterránea para la industria y el riego es bastante variable y complementa el agua superficial, especialmente en los meses de escasez, de agosto a diciembre. Para el servicio doméstico, la extracción es más uniforme a lo largo del año. A pesar de existir importantes fuentes termales en la Alta Cuenca, sólo se explota comercialmente la de Termas de Reyes, a pocos kilómetros de San Salvador de Jujuy; existe también en la misma provincia un proyecto para crear un complejo turístico en las termas de Caimancito. 2.2 Características de los acuíferos 2.2.1 Sistemas acuíferos. Existen en la Cuenca acuíferos libres (freáticos),
confinados y artesianos. Los acuíferos libres están constituidos por arenas y gravas del cuartario. Debido a su heterogeneidad, estos sedimentos presentan horizontes arcillosos que originan localmente acuíferos confinados. En los valles de los ríos San Francisco, Lavayén y Guadalquivir, varias perforaciones pusieron de manifiesto la existencia de acuíferos artesianos. Estos se localizan en general en la base del cuartario, en el terciario subandino y en formaciones cretácicas para los dos primeros valles, y en el cuartario terciario para la zona boliviana. Se investigaron las áreas de recarga y descarga de los acuíferos artesianos en base al análisis de las estructuras geológicas e interpretación de los perf iles de pozos. 2.2.2 Alimentación de los acuíferos. La alimentación de los acuíferos es
esencialmente pluvial. En algunas zonas, como en la subcuenca del río Mojotoro, el norte del valle del río San Francisco y en algunos ríos de la subcuenca Tarija Bermejo, existe una importante contribución fluvial, principalmente en los períodos de crecidas y posteriormente a los mismos.
Mapa IV-2-1 - Zonas de Inventario Hidrogeológico Mapa IV-2-2 - Zonas con Mejores Posibilidades Acuíferas Subterráneas Otra fuente de recarga, en algunas áreas, está constituida por el retorno del agua utilizada para riego, que representa volúmenes importantes.
La alimentación pluvial puede ser directa o por infilt ración en las regiones circundantes más elevadas. Este aporte parece ser importante en algunas zonas. La precipitación media anual en la subcuenca del río Grande - San Francisco es de 700 mm y en la del Tarija - Bermejo de unos 950 mm. Los volúmenes de precipitación anual que caen directamente en las áreas con mejores posibilidades acuíferas se establecen en el cuadro IV-2-1. La ubicación de las mismas se presenta en el mapa IV-2-2. Las medidas diarias de fluctuación del nivel freático realizadas con la r ed de pozos de observación, mostraron que las variaciones a lo largo del año son muy diferentes de un área a otra, con amplitudes que van desde unos pocos decímetros hasta varios metros. En algunos casos, las medidas indican una respuesta casi inmediata del nivel de agua con las precipitaciones. En general, para toda la ACRB, la variación media anual es de 1 metro. 2.2.3 Profundidad y calidad del agua subterránea. La profundidad del agua freática
es muy variable, siendo función de la topografía y de la cercanía de los cauces superficiales. En algunas zonas de planicie, el agua se encuentra a profundidades superiores a los 30 m y en los alrededores de Perico y Güemes llega a más de 50 m. En otras zonas, tales como Aguas Calientes, Ledesma, Colonia Santa Rosa, Tabacal y Abra Grande hay problemas de drenaje debido a la poca prof undidad del agua freática. Esta misma causa puede originar serios problemas en algunas zonas en las que se estudia la construcción de grandes embalses como, por ejemplo, en la ciudad de Oran. Las carnadas acuíferas artesianas de Tarija-San Luis se encuentran normalmente a profundidades de 40/60 m.
Cuadro IV-2-1. Precipitación anual media directa Area San Lorenzo - Tarija - San Luis Triángulo del Bermejo Valle del Bermejo Quebrada de Humahuaca Jujuy - El Carmen Valle de La Caldera Quemes - Aguas Calientes Valle del San Francisco
Superficie km2 65 95 1255 25 440 90 965 2710
Precipitación anual media mm hm3 600 39 1120 105 900 1130 200 5 810 355 750 68 575 555 730 1980
En general, la calidad del agua subterránea, tanto para riego, como para uso doméstico e industrial, es buena. Las mejores aguas se encuentran en la zona La Caldera - Vaqueros, Jujuy - Güemes, Orán - Pichanal y Calilegua - Fraile Pintado, así como en el Triángulo del Bermejo y en Tarija la salinidad aumenta en los valles de los ríos Grande, Lavayén y San Francisco. En la Quebrada de Humahuaca la salinidad es superior a la media. 2.3 Estimaciones de disponibilidad de agua
2.3.1 Características dimensionales de los acuíferos. Los límites laterales del
acuífero libre y de los localmente confinados, fueron estimados en base a los mapas geológicos disponibles y luego de examinar los diferentes factores fisiográficos e hidrogeológicos. En relación con el espesor del acuífero, el análisis de algunas perforaciones - que a excepción de las petroleras y de las realizadas cerca del contacto nunca llegaron a la base del cuartario - permite inferir valores preliminares. Los resultados se expresan en el cuadro IV-2-2. 2.3.2 Volumen de las reservas. Para los acuíferos libres y localmente confinados,
las reservas embalsadas corresponden a la cantidad de agua almacenada en ellos, la cual es teóricamente posible extraer por bombeo. Se las calcula conociendo el volumen de embalse y el coeficiente de almacenamiento o porosidad específica, según que el acuífero sea confinado (surgente o no) o freático. Los valores preliminares obtenidos por la Unidad Técnica sobre ciertos supuestos razonables de coeficientes de porosidad, almacenamiento y volúmenes relativos, se expresan en el cuadro IV-2-3. Los recursos reguladores de los acuíferos, en su situación actual, corresponden al volumen de agua almacenado entre el máximo y el mínimo nivel piezométrico; estos niveles están influidos por la extracción actual y, en consecuencia, los recursos calculados son susceptibles de una extrapolación para el futuro en la medida en que las extracciones se incrementen. El cuadro IV-2-4 establece los valores de los volúmenes reguladores sobre la base de una porosidad específica del 5%. 2.4 Posibilidades de explotación
Las áreas definidas con un buen nivel en recursos de agua subterránea coinciden con las zonas más pobladas de la ACRB, y además con las zonas de suelos aptos para la implantación del riego. Teniendo en cuenta que, salvo el complejo de Las Maderas, no existe ningún proyecto en condiciones de puesta en servicio público en lo que resta de la década del 70, parece claro que las posibilidades de expansión inmediata de los servicios de agua potable, agua industrial y ampliación de áreas de riego, se apoyen en el alumbramiento de acuíferos subterráneos, por lo menos en la subcuenca Grande San Francisco y en los alrededores de Tarija.
Cuadro IV-2-2. Espesor medio y volumen saturado de las áreas con mejores posibilidades Superficie Espesor Volumen km2 medio m hm3 San Lorenzo - Tarija - San Luis 65 10 650 Triángulo del Bermejo 95 15 1425 Valle del Bermejo 1255 40 50200 Area
Quebrada de Humahuaca Jujuy - El Carmen Valle de La Caldera Güemes - Aguas Calientes Valle del San Francisco
25 440 90 965 2710
5 10 20 30 50
125 4400 1800 28950 135500
Surge en consecuencia que se verificará un incremento acentuado de tal uso, el cual debería orientarse hacia su explotación racional en base a los valores preliminares de reserva aquí' indicados y a los estudios complementarios que se realicen en un futuro inmediato.
Cuadro IV-2-3. Volúmenes de agua subterránea Area
Volumen de agua hm3 Tarija - San Luis (artesiano) 7 Triángulo del Bermejo 70 Valle del Bermejo 2510 Quebrada de Humahuaca 6 Jujuy - El Carmen 220 Valle de La Caldera 90 Güemes - Aguas Calientes 1450 Valle del San Francisco 6780
En este estudio las reservas detectadas de agua subterránea serán consideradas al realizar el balance hidrológico final y al planificar los aprovechamientos hídricos superficiales. El cuadro IV-2-5 muestra las características principales de las zonas con mejores posibilidades de explotación.
La importancia de los acuíferos en Yacimientos de Gas Por Marcelo Madrid 10.4.09 Empuje Hidraulico, Yacimiento, Yacimientos de Gas Danos tu comentario
Es bien sabido que, en yacimientos de gas con empuje hidráulico, casi siempre los factores de recobro son generalmente muy bajos, debido a las altas saturaciones de gas residual que se encuentra entrampado por el agua proveniente de los acuíferos. Casi siempre, estos bajos factores de recobro son causa de: 1) La tasa de producción y la manera en que son producidos los pozos, 2) la saturación residual de gas, 3) las propiedades del acuífero y 4) la eficiencia volumétrica de barrido que tiene el agua de intrusión dentro del yacimiento. La manera de estimación del factor de recobro en yacimientos de gas con empuje hidráulico puede variar considerablemente. Ejemplo de ello son el método de estado continuo, el de Hurts modificado para estado semi-continuo y varios métodos de estados no continuos entre los que destacan los modelos de Van Everdigen & Hurts y Carter y Tracy. El estudio de Carter & Tracy es utilizado para realizar la metodología que se va a plantear a continuación. Básicamente es la utilización de la ecuación de balance de materiales en función de P/Z para gas. Con la presencia de un empuje hidráulico, los datos reales de campo casi siempre se desvían de la tendencia lineal de un comportamiento volumétrico, ocurriendo en muchos casos un mantenimiento de la presión del yacimiento. Generalmente esto ocurre cuando el yacimiento cae a una presión por debajo de la presión de activación del acuífero (en casos de acuíferos infinitos) o al momento en que inicia la depleción del mismo (asociado muchas veces a acuíferos de pequeñas dimensiones). Con este desvío de los puntos, no es posible extrapolar los datos a P/Z = 0 para obtener un valor de GOES (gas original en sitio) y de reservas
a
Ecuación
de
P/z
una P/z
=
vs.
Gp
P
=
para
yacimientos
Pi/zi
(1-
Pabandono. de
gas: Gp/G)
Donde: P = Presión actual de yacimiento (lpca) z = Factor de compresibilidad de gases reales a la presión actual de yacimiento (adm) Pi
=
Presión
inicial
de
yacimiento
(lpca)
zi = Factor de compresibilidad de gases reales a la presión inicial de yacimiento (adm) Gp G
=
Gas Gas
=
producido original
acumulado sitio
en
(MMPCN) (MMPCN)
Estudios realizados por Agarwal, Al Hussainy y Ramey permiten utilizar la ecuación mencionada anteriormente para la determinación de reservas en un yacimiento de gas con presencia de empuje hidráulico, mediante una correlación lineal que intersecta los puntos reales de declinación de presión del campo (tal como se muestra en la figura de abajo). Esta correlación se encuentra en función de la eficiencia volumétrica de barrido y la saturación de gas residual. La técnica es sencilla de aplicar si se tiene datos duros de los dos parámetros mencionados anteriormente, y no es más que asumir varios valores de Gp de abandono para obtener el comportamiento Ecuación Pab/zab
la
Factor
de
=
Sgi Sgr
= Gas
de
Agarwal,
Sgi/Sgr)+(1-Ev)/Ev)]-[(Pi
Presión compresibilidad Eficiencia
= =
Técnica
[(Pi/zi)/((Ev
=
Ev
Gpab
de =
Donde: Pab zab =
lineal.
del
producido
acumulado
Hussainy
Gpab/zi)/(G
de gas a
Volumétrica
Saturación Saturación
Al
Ev
la gas
las
((Sgr/Sgi)+(1-Ev)/Ev))]
Barrido inicial gas
de a
Ramey:
abandono presión de abandono de
de
y
condiciones
de
abandono
(lpca) (lpca) (adm) (adm) residual
(MMPCN)
En dado caso de no tener "amarrado" los parámetros de eficiencia volumétrica de barrido, se puede utilizar la metodología de deSousa y Brigham.
Por otra parte, la determinación de la saturación de gas residual, existen correlaciones que se clasifican de acuerdo al tipo de roca: consolidadas, no consolidadas y carbonáticas (las estaré publicando en los próximos post). Fuente: Paper SPE 1244
Acuiferos en Yacimientos de Petroleo Editar 0 14
…
Muchos yacimientos, ya sean de gas o crudo, están limitados parcial o totalmente por rocas saturadas con agua, denominadas acuíferos. Estos pueden ser muy grandes en comparación con el yacimiento adyacente, caso en el cual se consideran de extensión infinita, bajo todo punto de vista practico. También pueden ser tan pequeños que su efecto sobre el comportamiento del yacimiento puede considerarse insignificante.
Estos Yacimientos utilizan los acuíferos como mecanismo de producción denominado “empuje de agua”. Tambien llamado empuje natural de agua para distinguirlo del empuje artificial de agua en el cual esta presente la inyeccion de agua en la formacion. La produccion de hidrocarburos desde el yacimiento ocasiona una rapida caida de presion, ante esto el acuifero responde para compensar esta declinacion. Esta respuesta se presenta mediante el flujo de agua. Basados el grado de declinacion de presion que ocurre en el yacimiento con un flujo natural de agua se pueden clasificar en: ACUIFERO ACTIVO, PARCIALMENTE ACTIVO O INFINITO: La intrusion de agua es igual a la rata total de produccion. El yacimiento con acuiferos activos tienen una lenta y gradual declinacion de presion. Su radio es aproximadamente 10 veces mayor al radio del yacimiento. ACUÍFERO NO ACTIVO O FINITO: La caida de presion durante el tiempo de produccion es
notable, debido a que el acuifero no puede dar una respuesta total a la caida de presion para compensarla. El propio acuífero puede estar totalmente limitado por una roca impermeable, de manera que el yacimiento y acuífero forman juntos una unidad volumétrica o cerrada como lo muestra la siguiente figura.
Fig.2.3 Estudio con el analizador eléctrico de yacimientos de cinco campos terminados en la formación Ellenburger, en el occidente de Texas, con un acuífero limitado común. Por otra parte, el yacimiento puede aflorar en uno o mas lugares donde puede reabastecerse de aguas superficiales como lo muestra la siguiente figura.
Fig. 2.4 Sección transversal geológica del yacimiento Torchlight Tensleep, Wyoming. Por ultimo, pueden existir acuíferos prácticamente horizontales con el yacimiento adyacente, o, inclusive, en el caso de bordes de cuencas estructurales, puede encontrarse por encima del yacimiento y suministrar un tipo de flujo artesiano de agua al yacimiento.
Fig. 2.3 Analogía hidráulica de flujo de agua en estado de flujo continuo
Inicialmente ambos tanques se llenan a un mismo nivel y tienen una misma presión. Cuando tanque-yacimiento se produce a una rata constante, la presión cae rápidamente al principio. En cualquier momento, cuando la presión ha disminuido, la rata de intrusión de agua sera proporcional a la permeabilidad de la formación en la tubería al área de la sección transversal y a la caída de presión, e inversamente proporcional a la viscosidad del agua y a la longitud de la tubería, siempre y cuando la presión del acuífero permanezca constante.
GEOMETRIAS DE FLUJO DE ACUIFEROS EN YACIMIENTOS DE PETROLEO EMPUJE LATERAL: El agua se desplaza a través de los flancos del yacimiento a medida que este produce hidrocarburos y la caída de presión al límite.
EMPUJE DE FONDO: Ocurre en yacimientos de gran superficie y con caídas suaves de presion en el cual el contacto agua-yacimiento se sitúa en la base.
EMPUJE LINEAL: Ocurre desde un flanco hacia el yacimiento con un área transversal constante.
user-1374428
INFLUJO ACUMULADO DE AGUA O ACUÍFERO en 20:46
Se sabe que la mayoría de los yacimientos no son volumétricos, por lo cual es de suma importancia manejar el concepto de acuífero y su influencia sobre los yacimientos de hidrocarburos.
Un acuífero se entiende como una zona subterránea de roca permeable saturada con agua bajo presión. Para aplicaciones de almacenamiento de hidrocarburos un acuífero necesitará estar formado por una capa permeable de roca en la parte inferior y una capa impermeable en la parte superior, con una cavidad para el almacenamiento de hidrocarburos, en pocas palabras, un acuífero representa un volumen de agua depositado en las rocas subyacentes que están en contacto con una acumulación
de
hidrocarburo.
Entre el acuífero y los hidrocarburos existentes en la roca hay una zona delimitante o interface, la presión en esta zona es la que regula la entrada del agua al volumen de control que inicialmente
constituye
TIPOS
al DE
yacimiento. ACUÍFEROS
Para clasificar a los acuíferos se tomará en cuenta el factor de la presión hidrostática del agua encerrada
en
los
mismos.
• ACUÍFEROS LIBRES: son aquellos en los cuales existe una superficie libre del agua encerrada en ellos que se encuentra a presión atmosférica. La superficie del agua será el nivel freático (real) y podrá estar en contacto directo con el aire o no, lo importante es que no tenga por
encima
ningún
material
impermeable.
• ACUÍFEROS CONFINADOS: son aquel los en los que el agua que contienen está sometida a una presión superior a la atmosférica, y ocupa la totalidad de los poros o huecos de la formación geológica, saturándola totalmente. Están sellados por materiales impermeables que no permiten que el agua ascienda hasta igualar su presión a la atmosférica.
• ACUÍFEROS SEMI -CONFINADOS: se caracterizan por tener la parte superior o/y la parte inferior sellada por materiales que no son totalmente impermeables, sino que constituyen un acuitardo, es decir, un material que permite una filtración vertical que alimenta muy lentamente al
acuífero
principal.
• ACUÍFEROS COLGADOS: algunas veces se da una capa de material más o menos impermeable por encima del nivel real. El agua que se infiltra queda atrapada en esta capa para formar un lentejón, que normalmente tiene una extensión limitada sobre la zona saturada más
próxima.
Como se mencionó anteriormente el acuífero tiene una presión en la interface, pero, aparte de ésta tendrá un presión promedio ponderada del volumen general que corregida a un plano de referencia puede ser mayor o menor que la de la interface. Además, para este estudio se considerará al acuífero como un cuerpo de agua que reacciona en función del tiempo transcurrido
y
la
presión
prevaleciente
en
dicho
tiempo.
Para describir el influjo de agua en el yacimiento se presentaran tres métodos, el de Schilthuis, el
de
1.
Hurts
y
el
de
Van
MÉTODO
Everdingen
DE
y
Hurts.
SCHILTHUIS
Es empleado en acuíferos donde el caudal que él aporta al volumen de control es proporcional a la caída de presión que se le ha impuesto, es decir, con comportamiento estable. Dicho comportamiento
se
representa
de
la
siguiente
manera:
We
=
K
∫
(Pi
En
P)
dt
la
We Pi
–
= =
influjo presión
acumulado inicial
en
de el
que:
agua
limite
a
entre
condiciones el
de
acuífero
y
yacimiento.
el
yacimiento.
P= presión en el limite entre el acuífero y el yacimiento a cualquier tiempo “t”. K=
∫
constante
=
del
influjo
evaluada
de
agua
desde
2.
característica
cero
(0)
para
el
hasta
MÉTODO
acuífero,
un
constante.
tiempo
DE
“t”. HURTS
Es aplicable para acuíferos donde la tasa del influjo de agua que él aporta al volumen de control del yacimiento es proporcional a la caída de presión que se le ha impuesto y a una función logarítmica del tiempo que ha estado produciendo el yacimiento y en consecuencia causa la disminución de la presión a la que ha llegado el acuífero, dicho de otro modo, con comportamiento semi-estable. Dicho comportamiento se representa de la siguiente manera:
We
=
C
*
∫
[(Pi
–
En
/
log
(a*
t)]
la
We Pi
P)
= =
influjo presión
acumulado inicial
en
de el
que:
agua
limite
dt
a
entre
condiciones el
acuífero
de y
yacimiento.
el
yacimiento.
P= presión en el limite entre el acuífero y el yacimiento a cualquier tiempo “t”. C=
constante
∫
=
del
influjo
evaluada
de
agua
desde
característica
cero
(0)
para
hasta
el
acuífero,
un
tiempo
variable.
“t”.
a = constante de conversión de unidades para hacer el tiempo adimensional, y depende del
valor 3.
en METODO
que DE
se VAN
exprese
“t”.
Y
HURTS
EVERDINGEN
Es usado para yacimientos con comportamiento inestable y se toma en cuenta toda la información histórica que se tenga del mismo sobre la presión y producción del yacimiento. Las propiedades características del acuífero se pueden inferir a partir de la solución de la siguiente ecuación de Laplace la cual fue extendida por Van Everdingen y Hurts pera incluir las tasas variables
de
influjo
de
agua
y
la
disminución
de
presión.
(∂2 P / ∂ X2) + (∂2 P / ∂ Y2) + (∂2 P / ∂ Z2) = (∂ P / ∂ t)
MODELOS MATEMATICOS DE INFLUJO DE AGUA en 07:13
Los modelos matemáticos de influjo de agua comúnmente utilizados en la industria petrolera son: 1.
Estado
estable
(a)
Pot
(b)
Schithuis
(1936)
(c)
Hurst
(1943)
2.
Estado
(a)
van
inestable Everdingen-Hurst
(1949)
(b)
Carter-Tracy
(1960)
(c)
Fetkovich
(1971)
(d)
Allard-Chen
(1984)
POT
* El modelo Pot es el modelo mas simple que puede ser utilizado para estimar el influjo de agua a *
un Esta
basado
en
la
yacimiento definición
básica
de
compresibilidad
* Una caída de presión en el yacimiento debido a la producción de fluidos causa que el agua del
acuífero
se
expanda
y
fluya
hacia
el
yacimiento
* Usualmente se utiliza para acuíferos pequeños, del mismo tamaño del yacimiento Aplicando la definición de compresibilidad al acuífero se tiene:
donde:
El volumen de agua inicial en un acuífero radial
es:
donde:
En el caso que la influencia del acuífero no sea completamente radial, se define un factor de
forma:
donde:
Balance de materiales
Al combinar la Ec. 24 con la Ec. 20 obtenemos
Debido a que las propiedades del acuífero (cw, cf, h, da,) pueden variar de forma poco significativa, es conveniente agrupar estas propiedades en una variable desconocida K:
SCHILTHUIS
*
El
comportamiento
de
flujo
esta
descrito
por
la
Ley
de
Darcy
* Régimen de flujo en estado estable
La tasa de influjo de agua se puede describir aplicando la Ley de Darcy:
donde: k:
permeabilidad
h:
espesor
ra:
radio
ro:
radio
del del del del
t: C:
acuífero
[md]
acuífero
[ft]
acuífero
[ft]
yacimiento
[ft]
tiempo constante
de
influjo
[d] de
agua
Integrando
Utilizando
[bbl/d/psi]
obtenemos:
un
método
de
integración
También
se
numérico
puede
obtenemos:
expresar
como:
donde:
j:
paso
de
tiempo
k: numero de intervalos de tiempo
HURST
*
El
radio
“aparente”
del
acuífero
ra
se
incrementa
con
el
tiempo
* La relación adimensional ra/ro se reemplaza por una función que depende del tiempo ra/ro = at
Sustituyendo en la Ec. 27 obtenemos:
Integrando
Utilizando
un
obtenemos:
método
de
integración
numérico
obtenemos:
El modelo de acuífero de estado estable de Hurst contienen
dos
parámetros
desconocidos:
a
y
C.
Estos
parámetros
se
pueden determinar a partir del comportamiento de presión e historia de influjo de agua.
Utilizando la Ec. 31 se tiene:
La Ec.
34
indica
que un
grafico
en función de LN t debe ser una lınea recta con pendiente 1/C y cuando t = 1 se obtiene 1/C LN a
VAN
EVERDINGEN-HURST
Van Everdingen y Hurst resolvieron la ecuación de influjo para un sistema yacimiento-acuífero aplicando la transformada de Laplace a la ecuación de difusividad que describe el flujo bajo
condiciones transientes.
Esto conduce a la determinación del influjo de agua como función de una caída de presión dada
en
el
borde
interno
del
sistema yacimiento-acuífero.
Van Everdingen-Hurst propuso una solución a la ecuación adimensional de difusividad que utiliza la condición de presión constante y las siguientes condiciones iniciales y de borde:
1.- Condición inicial:
2.- Condición de borde interno:
3.- Condición de borde
exterior:
·
Acuıfero
infinito:
· Acuıfero finito:
Adicionalmente, van Everdingen-Hurst asumieron que el acuífero estaba caracterizado por: Espesor
uniforme
Permeabilidad
constante
Porosidad
constante
Compresibilidad
de
roca
y
agua
constante
La solución a la Ec. 35 para un sistema yacimiento-acuífero, considerando las condiciones de borde descritas, permite calcular el influjo de agua en forma de un parámetro adimensional denominado influjo de agua adimensional WeD, el cual es función del tiempo adimensional tD y el radio adimensional rD:
WeD se encuentra en forma tabular para diversas geometrías de sistema yacimiento-acuífero El influjo acumulado de agua se calcula de la siguiente expresión:
donde: We: B:
influjo constante
de
de influjo
WeD: El
donde:
valor
de
de
agua
agua (depende
influjo tD
y
de B
se
acumulado del
modelo
geométrico)
agua muestran
[bbl] [bbl/psi]
adimensional a
continuación:
Principio
de
superposición
Existe una caída de presión en el contacto agua-petróleo debido a la producción de fluidos en
un
yacimiento
asociado
a
un
acuífero
El agua se expande y la caída de presión se propaga dentro del acuífero hacia el borde exterior Debido a que las caídas de presión ocurren en forma independiente, el agua se expande a consecuencia de sucesivas caídas de presión
La
presión
promedio
La caída de presión es:
es:
Para calcular el influjo acumulado de agua
a un tiempo arbitrario t, el cual corresponde al paso de tiempo n, se requiere la superposición de
las
soluciones
de
la
Ec.
37:
Sumando obtenemos:
Balance
de
materiales
La constante del acuífero B puede ser determinado mediante la solución del método grafico de balance Para ello se tiene:
de
materiales.
Por lo que:
La solución de la ecuación lineal de balance de materiales mediante el método grafico puede ser utilizada para determinar el valor de un parámetro desconocido del acuífero cuando el resto de
Análisis
los
parámetros
de
son
conocidos.
sensibilidad
Pozo, Galeria, Regadío, Enarenado, Acuífero
Pozo:
Procedim iento para la capt ación de recur so s hídric os s ub terráneos .Consis ten en perfo racio nes verticales desde poco s m etros de la superficie hasta varios c entenares de m e t r o s e n o c a s i o n es . El agua se bom bea a la superficie y se almacena en un estanque. Los p roblem as de este proc edimiento de extracc ión son: s alinización del agua, sobreexplotación... La isla con m ayor número d e pozos es Gran Canaria.
Galería:
Proc edim iento para la captación de recur so s hídric os su bterr áneos . Se trata de perfor acio nes ho rizont ales, de varios k ilómetro s de