Comportamiento de un yacimiento petrolífero en el flujo de dos fases

Abstract

Las características de restauración de presión de cierre de pozos han sido usadas por muchos años por los ingenieros para evaluar la presión promedia del yacimiento, espesor de permeabilidad efectiva de la sección productiva, factor de completación del pozo (efecto costra) y tamaño del yacimiento. Un número de métodos de análisis han aparecido de tiempo en tiempo. Ellos están basados en la asunción de que el yacimiento contiene solamente un fluido de compresibilidad pequeña y constante y de movilidad constante, tal como el petróleo. Se ha sugerido que estos métodos para un solo fluido pueden ser aplicados a los datos de yacimientos- conteniendo tanto petróleo como gas, por sustitución de alguna propiedad efectiva total del sistema multifase en lugar de las correspondientes propiedades de una sola fase. El presente trabajo trata de intentar primariamente la evaluación de esta aproximación. Cabe agregar también que el planeamiento efectivo para máxima depletación económica de yacimientos de petróleo es uno de los mayores problemas que confrontan los productores de petróleo. La parte más importante del planeamiento es la predicción de cómo responde un yacimiento de petróleo a un programa particular de producción. El programa de producción puede ser seleccionado imponiendo ciertos controles disponibles para el operador. Algunos de estos controles son: a) espaciamiento de pozos, b) régimen de producción, c) tiempo y clase o tipo de programas- de inyección de fluido y d) prácticas de completación y estimulación de pozos. Estos cuatro controles afectan la distribución de fluidos dentro del yacimiento durante la producción. Si los valores de saturación y presión de gas y petróleo en todo un yacimiento pueden ser precedidos como una función del tiempo para cualquier programa de producción, un programa particular puede ser seleccionado para dar la máxima recuperación económica de petróleo para un yacimiento dado. La respuesta de cualquier yacimiento dependerá de sus propiedades físicas y éstas pueden variar considerablemente de un campo a otro. Las propiedades físicas que afectan la recuperación de petróleo son viscosidad y densidad de fluidos como función de temperatura y presión, porosidad y permeabilidad de la formación, permeabilidad relativa de la formación a cada fase como una función de la saturación, tensión interfacial entre las fases e inclinación del yacimiento. El problema es hallar los controles que darían la máxima recuperación económica para cada yacimiento con sus propiedades físicas particulares. Un método de determinación de los controles óptimos seria producir repetidamente un yacimiento particular, restaurándolo a su estado original después de cada "corrida", y entonces seleccionar los controles que dan la máxima recuperación, lo que supone una serie de pruebas regresivas. Tal método sin embargo no es solo inaplicable sino imposible y por lo tanto deben buscarse otros métodos de solución al problema. El mejor método para resolver el problema es el método matemático, por el cual muchas soluciones pueden ser obtenidas para yacimientos hipotéticos bajo una variedad de diferentes condiciones físicas y programas de producción. Una gran dificultad en la aproximación matemática cae en el hecho de que las fases (tales como petróleo y gas) dentro del yacimiento interactúan una con otra durante el período de producción de manera que una solución analítica, al presente, no es factible. Sin embargo, soluciones numéricas al problema son posibles con el uso de las modernas computadoras. El problema ante todo debe ser idealizado antes que el método matemático pueda ser aplicado. Un típico yacimiento de petróleo con fronteras o contornos irregulares y pozos espaciados irregularmente constituye un formidable problema para la aproximación matemática. Es mejor considerar primero flujo simultáneo de petróleo y gas desde un sistema radial como el mostrado en la figura 1.1 donde y es el radio del pozo, y es el radio de drenaje efectivo y h es el espesor de la arena productiva.