domingo, 29 de marzo de 2009

Fuentes de Error en la Aplicación de la Ecuación de Balance de Materiales
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La Ecuación de Balance de Materiales se usa para determinar los volúmenes originales de gas y petróleo en sitio, si no se poseen datos acerca del influjo de agua (en caso de existir dentro del yacimiento), entonces la ecuación puede emplearse para tal fin, así mismo para las estimaciones correspondientes a las presiones del yacimiento a medida que este en producción.

La Ecuación de Balance de Materiales fue desarrollada a partir de varias premisas, las cuales no siempre se cumplen, como es el hecho de que el yacimiento debe estar en equilibrio total e instantáneo entre sus fases; esta premisa es muy ideal y por lo general no ocurre completamente generando así errores en los cálculos obtenidos, por lo cual se debe tener cuidado con el uso de los resultados que genere este método.

Algunas de las situaciones que son fuentes de error y que deben ser consideradas con cuidado son las siguientes:

a.XSupersaturación de los Hidrocarburos Líquidos en el Yacimiento.
X
En algunos casos cuando la presión disminuye en un yacimiento saturado, el gas sale de la solución, pero en un volumen inferior al esperado de acuerdo a los análisis PVT calculados a condiciones de equilibrio. En estos casos, el líquido posee un volumen de gas en solución que excede a la cantidad en equilibrio que se obtuvieron en el análisis PVT.
X
Cuando esto sucede la presión real será inferior a la calculada usando la Ecuación de Balance de Materiales, esto se debe a que el volumen de gas que debería estar en fase de gaseosa ejerciendo presión, se encuentra en fase liquida, sin ejercer ningún tipo de presión de vapor.
X
b.XSelección inadecuada de la Relación PVT a utilizarse en los cálculos mediante la Ecuación de Balance de Materiales.

La Ecuación de Balance de Materiales requiere los volúmenes de fluidos medidos en campo como el gas producido, el petróleo producido y el agua producida, luego de pasar por una serie de procesos de: vaporización instantánea, diferencial y mixta. Es por ello que es de vital importancia seleccionar un análisis PVT que represente adecuadamente en forma global la secuencia de procesos que han intervenido en la producción de los fluidos medidos. Si el análisis PVT no es representativo, entonces los procesos, los estimados y/o pronósticos obtenidos a partir de la Ecuación de Balance de Materiales lógicamente estarán muy alejados de la realidad.

c.XPresión Promedio del Yacimiento.

Otra premisa de la Ecuación de Balance de Materiales es que el yacimiento se comporte como un tanque dentro del volumen de control, en equilibrio instantáneo, de esto surge la suposición de que la totalidad de los fluidos estén siempre a la misma presión.

Las presiones usadas en la Ecuación de Balance de Materiales deben ser representativas de todo el sistema, en lo posible debe usarse la ponderación volumétrica en las presiones medidas, finalmente al tomar las mediciones se deben tener en cuenta:
  • La precisión del quipo usado para la toma de las mediciones.
  • El uso de presiones saturadas.
  • El uso de presiones individuales de pozos productores.
  • Los tiempos de restauración y cierre utilizados en las presiones restauradas.

d.XErrores de Medición en los Volúmenes de Fluidos Producidos.

Uno de los errores más comunes en la aplicaron de la Ecuación de Balance de Materiales es la toma errónea de los volúmenes producidos. Es muy importante monitorear correctamente los volúmenes producidos para minimizar los errores. En especial cuando se tiene un yacimiento subsaturado, los errores de este tipo generarían estimaciones elevadas de los valores del Petróleo Original En Sitio (N) y del Influjo de Agua (We)

e.XAcuíferos Activos y Descensos Leves de Presión.

Cuando el acuífero es muy activo o la capa de gas en muy grande los cambios de presión son muy pequeños generando errores al aplicar la Ecuación de Balance de Materiales. Las diferencias de propiedades causadas por las variaciones ocurridas en los valores de petróleo producido, gas producido y agua producida no son significativas. En el caso de que la capa de gas sea muy grande en relación a la cantidad de petróleo, el yacimiento tendera más a comportarse como un yacimiento de gas y no como un yacimiento petrolífero.

f.XEstimados de la Expansión del Gas en la Capa de Gas (m).

Otra de las premisas de la Ecuación de Balance de Materiales es que se supuso que todo el gas libre se encuentra en la capa de gas y que todo el petróleo se encuentra en la zona petrolífera. Sin embargo esto no siempre se cumple ya que se puede encontrar saturación de petróleo en la zona de gas libre y gas en la zona petrolífera. Además se supuso que:

  • Saturación de petróleo: So = 1 - Swi
  • Saturación de gas: Sg = 1 – Swi

Esto no siempre es cierto, pero en los casos en los que no suceda esto, el valor de m tiene que ser calculado usando todo el gas libre y todo el petróleo en estado liquido contenido en los poros, independientemente del lugar en que se encuentren.

g.XConcepto de Petróleo Activo.

Otra premisa de la Ecuación de Balance de Materiales es que el yacimiento al ser un sistema homogéneo distribuye en toda su extensión y por igual los efectos de las presiones que hayan dentro de él, en ciertas ocasiones esta premisa tiene poca validez debido a la configuración y dimensiones del yacimiento que hacen que no les llegue el efecto de los cambios de presión, bien sea porque el yacimiento es muy grande, porque los efectos de la producción no son los suficientemente significativos para que alcancen todas las zonas del yacimiento, o porque las características propias de la roca impiden que tales efectos se repartan de la manera más uniforme posible. Cualquiera sea el caso que ocurra, se presentan en el yacimiento dos tipos de petróleo, el activo y el inactivo, uno que está sometido a los cambios y efectos de las presiones y el otro que no, respectivamente.

El petróleo original en sitio no varía, pero sí lo hace la relación del volumen activo (aumenta con el tiempo) con respecto al volumen inactivo (disminuye con el tiempo), tal que el petróleo activo es igual al petróleo original en sitio.

En los yacimientos donde los volúmenes de petróleo inactivo son muy importantes se notará entonces una gran diferencia entre los volúmenes de petróleo original en sitio calculados por métodos volumétricos y los volúmenes calculados por medio de la Ecuación de Balance de Materiales, debido a que este último procedimiento solo toma en cuenta como petróleo en sitio aquel que está bajo los efectos de los cambios de presión, es decir, la Ecuación de Balance de Materiales solo calcula los volúmenes de petróleo activo como petróleo original en sitio, despreciando los volúmenes de petróleo inactivo.

Referencias:

  • Universidad Central de Venezuela. Clases de Ingeniería de Yacimientos.
  • Essenfeld, M. y Barberii, E.: “Yacimientos de Hidrocarburos”, Fondo Editorial del Centro Internacional de Educación y Desarrollo (FONCIED), Caracas, Sep.2001.
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