Balance de Materia en Yacimientos Naturalmente Fracturados
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Balance de Materia en YNF José Alfredo Soto Valencia Octubre del 2013
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Balance de Materia en YNFJosé Alfredo Soto Valencia
Octubre del 2013
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• Introducción
• Antecedentes
• Justificación
• Balance de Materia para YNF
• Aplicaciones
• Conclusiones
Contenido
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La Ecuación de Balance de Materia (EBM) es una herramientabasada en la Ley de Conservación de la Masa desarrollada por
Schithuis y ha sido ampliamente utilizada para yacimientos
homogéneos y de porosidad simple.
Una de las principales suposiciones de la EBM es que las
propiedades de la roca tienen valores constantes en todo el
yacimiento, lo cual no es válido para yacimientos heterogéneos,
ya que la porosidad varia de manera diferente con los cambios
en la presión debido a que la compresibilidad en las fracturas esmayor que la de matriz.
Introducción
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Introducción
Debido a la complejidad del medio que existe en los yacimientosnaturalmente fracturados se desarrollo una nueva Ecuación de
Balance de Materia considerando principalmente la diferencia
entre la compresibilidad de la matriz y la del medio fracturado.
Es aplicable para yacimientos que tienen similar capacidad de
almacenamiento en la matriz y en las fracturas, debe existir una
buena comunicación entre ambos medios para aporte de la
matriz a la fractura con la caída de presión en el yacimiento.
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• Introducción
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• Justificación
• Balance de Materia para YNF
• Aplicaciones
• Conclusiones
Contenido
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La Ecuación General de Balance de Materia (EBM) fuedesarrollada por Shilthuis en el año de 1936 mediantes
métodos analíticos y ha sido ampliamente utilizada para
comprender los mecanismos de desplazamiento de
hidrocarburos.
Desde el desarrollos de software y nuevas tecnologías
(Simulación numérica 2D y 3D), dejó de ser la herramienta más
valiosa y representativa en ingeniería de yacimientos. Sin
embargo es de valiosa utilidad para el cálculo de volumenoriginal de hidrocarburos (N).
Antecedentes
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La Ecuación General de Balance de Materia (EBM) tienediferentes condiciones y suposiciones en su desarrollo, lo cual la
hace una herramienta limitada para el análisis de Yacimientos
Naturalmente Fracturados (YNF).
Se propone una nueva EBM en la cual se consideran dos
sistemas de roca; matriz y fractura .
Es ampliamente conocido que los valores de compresibilidad
entre estos ambos sistemas varían debido a naturaleza.
Justificación
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• Antecedentes
• Justificación
• Balance de Materia para YNF
• Aplicaciones
• Conclusiones
Contenido
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Desde el punto de vista de almacenamiento de hidrocarburos,los yacimientos pueden clasificados en tres grupos:
• Tipo A. El aceite se encuentra almacenado en la matriz (Deltipo 3 y 4 de la Clasificación de Nelson).
• Tipo B. El hidrocarburo esta tanto en la matriz como en lasfracturas.
• Tipo C. El medio fracturado almacena la mayor porción deaceite en la roca (Del tipo 1 de la Clasificación de Nelson).
Para los yacimientos tipo A y C, es válido usar la ecuaciónconvencional de Balance de Materia, pero es necesario aplicarla EBM Modificada a los yacimientos del tipo B, debido a lacapacidad compartida de almacenamiento en ambos medios.
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La ecuación presentada fue desarrollada para yacimientosbajosaturados de aceite negro y aceite volátil. Además de las
consideraciones para los modelos de simple porosidad se hacen
las siguientes:
• Transmisibilidad entre ambos medios.
• La roca está compuesta por dos medios comunicados entre sí:
matriz y fractura.
• La porosidad es constante en el yacimiento para cada medio.
• Existe flujo instantáneo de la matriz hacia el medio fracturado
con cada caída de presión en el yacimiento.
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La EBM modificada para modelos de doble porosidad es:
=
(+
−)∆
(+
−)∆
A diferencia de la original, se consideran dos valores para la
compresibilidad de la formación y .
Donde:=Compresibilidad de la matriz (1/psi).
= Compresibilidad del medio fracturado (1/psi).
1= Volumen original en la matriz (STB).
2=Volumen original en las fracturas(STB).
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Se utiliza el Método Gráfico de Balance de Materia propuesto depor Havlena and Odeh para encontrar el volumen original en
modelos de simple porosidad.
El cual consiste en un arreglo de la forma original de la ecuación,
donde se grafica en el eje X el vaciamiento y en eje Y la
expansión de los fluidos y la roca para encontrar el valor de N
con la pendiente de la recta.
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Tomando la ecuación anterior;
=
= (
1 )∆
= (
1
)∆
Donde:
= Vaciamiento(RB)
= Expansión en la matriz
= Expansión en el medio fracturado
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Reacomodando la ecuación:
=
=
Donde al graficar
vs
se obtiene una línea recta con
pendiente e intercepción al eje Y de .
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• Conclusiones
Contenido
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Se utilizó la EMB modificada para calcular el volumen original deun yacimiento hipotético con tres diferentes casos:
1. El medio fracturado contiene el doble de volumen de aceite
que la matriz.2. Existe la misma cantidad de aceite en matriz y fracturas.
3. La matriz contiene el doble del aceite que la que tiene el
medio fracturado.
Aplicaciones
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También se aplicó en el campo Segundo en Colombia paracalcular el volumen original y lo comparó con los resultados de
los modelos de porosidad sencilla, como se muestra en la
siguiente tabla.
Tipo de Yacimiento Volumen Original (N)
A 188 MMSTB
B 157 MMSTB
C 80 MMSTB
Aplicaciones
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• Aplicaciones
• Conclusiones
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Conclusiones
Es predominantes determinar la comunicación entre la matriz ylas fracturas ya que se considera el flujo inmediato de la matriz
a la fractura.
Es necesario contar con el mayor número de datos de
producción posible para así poder determinar si es o no válido el
método para diferentes factores de recuperación, ya que la
forma de la línea cambia con el tiempo.
Implementar actuales y nuevas tecnologías que nos permitan lacaracterización adecuada del comportamiento dinámico de los
fluidos en el yacimiento, pruebas de presión, análisis de
declinación, clasificación de Nelson, gráficos de Chan.
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Bibliografía
• Craft, B.C and Hawkins. Applied Petroleum ReservoirEngineerieng
• Ahmed, Tarek. Advanced_Reservoir_Engineering
• Aguilera, Naturally Fractured Reservoirs
