Balance de Materiales de Petróleo

El balance de materiales es un método que se emplea para la estimación de la cantidad de hidrocarburo presente en un reservorio, tomando en cuenta los diversos mecanismos que intervienen durante su producción. Asimismo, dicha ecuación permite conocer el factor de recobro de cada mecanismo mediante los índices de producción. Cabe mencionar, que la solución de este método es una aproximación al comportamiento real de un reservorio y para su aplicación se debe tener presente que la presión en el yacimiento sea uniforme, los fluidos deben estar en equilibrio termodinámico y presentar un informe detallado de todas sus propiedades PVT.

En este sentido la ecuación planteada es:

CANTIDAD DE FLUIDOS PRODUCIDOS =

CANTIDAD DE FLUIDOS INICIALES - CANTIDAD DE FLUIDOS REMANENTES

Ecuación de Balance de Materiales de Schilthuis

VACIAMIENTO = NEo + NmEg + N(1+M)Efw +We

Vaciamiento es: Np(Bo+(Rp-Rs)Bg) + WpBw

Donde:
Np es el petróleo acumulado a condiciones estándar

Wp es la producción acumulada de agua a condiciones estándar

Rp= Gp/Np Relación gas-petróleo acumulado

Gp producción de gas acumulada a condiciones estándar ( Gp= NRsi + mNBoi/Bgi)
N se conoce como el petróleo original en sitio POES ( N = Vp * (1-Sw)/Boi)
Vp volumen porsoso del yacimiento

m se conoce como la relación del gas presente en la capa de gas inicial + gas disuelto en el crudo

Mecanismos que implican el Vaciamiento:

Eo: expansión del petróleo + gas disuelto

Expansión del petróleo (Bo-Boi)
Expansión de gas en solución (Rsi-Rs)Bg

Efw: expansión del agua connata y reducción del volumen poroso

We : Influjo de Agua

Finalmente se obtiene

Método de la Línea Recta:

En ciertas ocasiones la ecuación anterior no puede ser empleada en su totalidad para hallar la producción de petróleo o gas requerida, por falta de datos necesarios para su empleo y su solución más simple. Es por ello, que diversos autores desarrollaron ciertas gráficas para obtener de mamera sencilla resultados de la ecuación de balance de materiales dependiendo del tipo de yacimiento y mecanismo de producción presente al momento de la resolución.

Cabe mencionar, que la linealización de la ecuación depende de los parámetros PVT y tiene por objeto conocer el valor de las variables m, We y N. Po otra parte, dependiendo del tipo de reservorio que se obtenga (este método se aplica para yacimientos volumétricos o no volumétricos, saturados o subsaturados), el manejo d ela ecuación se desarrolla de la siguiente manera:

F = N(Eo + mEg + (1+m)Efw) + We

Y: (volumétrico/no volumétrico)*(saturado/subsaturado)

Condición de borde Fluido

1- Yacimiento Volumétrico + empuje por gas en solución + compactación del volumen poroso:

En este tipo de yacimiento no hay presencia de un acuífero asociado por lo cual el influjo de agua (We) es cero, asimismo, la presión inicial es mayor a la presión de burbujeo (yacimiento subsaturado) por lo cual, todo el gas se encuentra disuelto en el crudo y por ende no hay existencia de capa de gas (m=0).

F = N* (Eo + Efw)

2- Yacimiento con presencia de empuje de agua + gas en solución + capa de gas

En este yacimiento la compresibilidad de volumen poroso se considera despreciable por ser un reservorio no volumétrico (Efw= 0 ), obteniendo la ecuación de balance de materiales igual a:

F-We/Eo = N + Nm * (Eg/Eo)

3- Yacimiento volumétrico + empuje por gas en solución + capa de gas:

En este tipo de reservorio, la compresibilidad de la roca y de los fluidos se desprecia en comparación a la energía aportada por la expación del gas en la capam de gas y en solución, además por se volumétrico el influjo tiende a cero.

F/Eo = N + Nm * (Eg/Eo)

4- Yacimiento con presencia de empuje de agua + gas en solución + compactación del volumen poroso:

Como no hay existencia de capa de gas (m=0), por la tanto la ecuación es:

F- We = N* ( Eo + Efw)

5- Yacimiento con presencia de agua + gas en solución:

Es un resrvorio donde m = 0 por no poseer capa de gas , en donde se considera despreciable el volumen poroso con relación a la energía aportada por la expansión del ags en solución.

F/Eo = N + We/Eo

Índices de Productividad:

Para que un yacimiento pueda producir rentablemente, la energía total proviene de la aplicación de diversos mecanismos de producción como : agotamiento o gas en solución, expansión del casquete gas o empuje por agua asociada a un acuífero circundante. Cada contribución acumulada de los mecanismos de producción a la historia del yacimiento es lo que se conoce como índices de producción y según Pirson se calculan:

Índice de producción:

Io = N* (Bt - Bti)/ Np *(Bt + (Rp- Rsi)*Bg)

Ig = N *m *Bti/Bg * (Bg - Bgi)/ Np* (Bt + (Rp - Rsi)* Bg)

Iw = ( We - Wp*Bw)/ Np* (Bt + (Rp -Rsi)*Bg)

1 = Io + Ig + Iw

Referencias

Clases de Yacimientos II. Profesor Angel Da Silva