MECANISMOS DE PRODUCCIÓN

Los mecanismos de producción son aquellos que aportan la energía necesaria para que todos los fluidos que se encuentran en el yacimiento fluyan debido a la diferencia de presiones desplazándose hacia el pozo hasta llegar a superficie, estos mecanismos se ven influenciados por la presión del yacimiento, dependiendo si están por encima o por debajo de la presión de burbujeo. Cuando el yacimiento permite la producción de los hidrocarburos contenidos en él por medio de mecanismos naturales se conoce con el nombre de recuperación primaria.

COMPRESIBILIDAD DE LA ROCA Y DE LOS FLUIDOS

La compresibilidad de cualquier material ya sea sólido, líquido o gaseoso, para un intervalo de presión y temperatura específica es el cambio de volumen por unidad de volumen inicial, causado por una variación de presión que ocurre en dicho material, es mucho mayor en los gases que en los líquidos y sólidos. Viene dada por la siguiente ecuación:

Donde:
C = Compresibilidad en el intervalo de presión de P1 a P2.
V = Volumen a la presión P1.
dV/dP = Cambio de volumen por unidad de cambio de presión de P1 a P2.

El signo negativo corresponde a la conveniencia necesaria para que el valor de la compresibilidad sea positivo al disminuir el volumen producto del incremento mecánico de la presión.

COMPRESIBILIDAD DE LA ROCA

Este mecanismo de producción se ve influenciado por fuerzas capilares debido a la presión capilar, fuerzas gravitacionales debido a la gravedad, y fuerzas viscosas debidas a los diferenciales de presión y a potenciales de flujo, no afecta la presión del yacimiento si se encuentra por encima o por debajo de la presión de burbujeo. COMPRESIBILIDAD DE LOS FLUIDOS

Cuando ocurre un pequeño cambio de presión, la expansión de los fluidos se origina para contrarestar el vacío en el espacio poroso.

COMPRESIBILIDAD DE LOS LIQUIDOS

Al ocurrir un pequeño cambio de presión, se supone una compresibilidad promedio constante para un intervalo de presión considerado, esta compresibilidad se podría obtener a partir de la siguiente ecuación, donde V1 y V2 son volúmenes de líquido:

V2 = V1 * (1 - ∆P)

COMPRESIBILIDAD DE LOS GASES

La compresibilidad de los gases es mucho mayor que la de los líquidos, disminuyendo a medida que aumenta la presión debido al mayor acercamiento entre las molecula, este parámetro depende directamente del factor de compresibilidad (Z), el cual permite la corrección en la ecuación general de los gases ideales, PV= ZnRT, que en conjunto con la ecuación de compresibilidad se obtiene:

Cg = (1 / P) – (1 / Z) * (dZ /dP)

LIBERACIÓN DE GAS EN SOLUCIÓN

Cuando la presión del yacimiento se ubica por debajo de la presión de burbuja comienzan a liberarse pequeñas burbujas de gas, esta liberación de gas disuelto en el petróleo empieza a expandirse y escapar, generando el empuje del petróleo desde el pozo hacia la superficie. El empuje por gas disuelto es el que resulta en menores recuperaciones, las presiones de fondo disminuyen rápidamente y la recuperación final suele ser menor al 30%.

SEGREGACIÓN GRAVITACIONAL

A medida que disminuye la presión y el gas en solución es liberado, este comienza a desplazarse hacia el tope del yacimiento debido a la densidad y a la resistencia al flujo vertical, si el flujo vertical es apto y las fuerzas gravitacionales son mayores que las fuerzas viscosas dentro del yacimiento, se comenzará a formar una capa de gas que permitira desplazar el petróleo hacia el pozo, si por el contrario ese flujo vertical tiene alta resistividad entonces ese gas se desplazara a una zona de menor presión, que en nuestro caso sería el pozo y por consiguiente se comenzará a producir. La recuperación de petróleo para este mecanismo usualmente esta en el rango de 40 a 80% y es el más eficiente en comparación con los otros mecanismos naturales.

EMPUJE POR CAPA DE GAS

La presión inicial del yacimiento es igual a la presión de burbuja, existiendo inicialmente una capa de gas, a medida que disminuye la presión por efecto de producción, la capa de gas comienza a expandirse desplazando al petróleo hacia el pozo. La eficiencia de recuperación promedio para un reservorio con capa de gas es del orden de 20 a 40 % del petróleo original en sitio.

EMPUJE HIDROSTÁTICO

Está asociado directamente a la existencia de un acuífero en el yacimiento, el cual se expande a medida que disminuye la presión, ocupando el lugar que anteriormente habia ocupado el petróleo desplazándolo hacia el pozo, este mecanismo es independiente de la de la presión de burbuja y de la existencia o no de capa de gas. El acuífero puede ser:

• Confinado: cuando el agua en el yacimiento se encuentra entrampada sin contacto con la superficie.
  
• No confinado: cuando el acuífero está en contacto con la superficie. En este caso la prucción se genera por la expansión del agua en el yacimiento y por el volumen de agua extra que entra al yacimiento. Este tipo de yacimientos presentan una alta producción de agua.

INYECCIÓN DE FLUIDOS

Este método es utilizado cuando la energía del yacimiento y los mecanismos anteriormente mencionados no permiten la eficiente producción de los hidrocarburos, consiste en la inyección continua o alternada de fluidos al yacimiento para mejorar el flujo de los fluidos del yacimiento a superficie. Dentro de estos tenemos:

• Inyección de gas: se inyecta gas en zonas del yacimiento para mantener la presión, con la condición de que este gas inyectado no sea producido o sea la menor cantidad posible.

• Inyección de agua: se inyecta de agua a ciertas partes del yacimiento para mantener la presión del yacimiento y mejorar la producción.
  

• Inyección de vapor: se inyecta vapor a la arena productora modificando las propiedades de los fluidos del yacimiento para permitir el fluido hacia los pozos productores.
  

Al asociar estos mecanismos de producción se puede predecir una ecuación que represente la cantidad de hidrocarburo poducido:

Vaciamiento = (Compresibilidad de la roca y de los fluidos)
+(Expansión por liberación de gas disuelto)
+(Empuje por capa de gas)
+(Segregación gravitacional)
+(Empuje hidráulico)
+(Inyección de fluido)