Anomalías de Yacimientos saturados

Para la aplicación de la ecuación de balance de materiales (EBM) se ha supuesto condiciones de equilibrio completo e instantáneo entre las fases líquida y gaseosa que puede existir en un yacimiento. Esto es, la presión es uniforme en todo el yacimiento es decir, la presión de la fase líquida y la de la fase gaseosa son iguales; también se asume que los fluidos están en equilibrio termodinámico. Bajo estas suposiciones se puede conseguir crudos subsaturados y crudos saturados en un yacimiento, esta particularidad del crudo está influenciada principalmente por la presión y temperatura a la cual se encuentra el yacimiento. En el yacimiento, la temperatura y presión controlan las viscosidades y las solubilidades mutuas de los tres fluidos: petróleo, gas y agua. Por esta razón, la relación de fases de la solución petróleo/gas puede verse sometida a variaciones muy significativas en respuesta a cambios de estos parámetros.

Un crudo está subsaturado con gas si al haber un pequeño cambio de presión no se libera gas de la solución; el otro posible estado del crudo es que esté saturado presentando el máximo volumen de gas disuelto que acepta el petróleo (a una determinada P y T), en donde un ligero cambio en las propiedades termodinámicas y de presión afecta el equilibrio existente referente al gas en solución con el petróleo, es decir, se puede liberar gas de la solución, formándose un casquete de gas gas libre; si esto ocurre en la roca del yacimiento, las burbujas de gas pueden provocar una bajada muy fuerte en la permeabilidad efectiva al petróleo. Los valores de presión registrados para este tipo de crudo serán la presión de burbujeo o presiones por debajo de ésta.

Existen algunos casos que se definen como irregulares pero en realidad son naturales y lógicos, donde la relación entre presión, temperatura y fase de las mezclas de hidrocarburos son muy variables (dependiendo de los tipos y proporciones específicas de los hidrocarburos presentes), en estos casos se observa que no se ha logrado las condiciones requeridas para satisfacer el equilibrio necesario. Entre estos casos tenemos:

• Buzamiento abajo: los estratos de la formación poseen grandes ángulos de inclinación (buzamiento abajo) y al poseer mayores profundidades, el crudo existente en este tipo de estructura tendrá altas presiones por lo cual la presión de burbujeo tendrá valores altos y el gas permanecerá por más tiempo en solución con el petróleo. Sin embargo, pocas veces puede suponerse que exista gas libre en contacto íntimo con todo el crudo del yacimiento.

• Buzamiento arriba: los estratos de la formación al tener poca inclinación presentarán valores de presiones bajos en los crudos que contiene, por lo tanto existirá una capa de gas libre, y el gas no puede hacer contacto con la totalidad del petróleo en sitio. En estos casos, la presión de saturación y la solubilidad del gas aumentan a medida que el petróleo está más cerca físicamente del gas libre.

• Yacimiento con crudo subsaturado y casquete de gas: si un yacimiento se encuentran a presiones por encima de la presión de burbujeo será subsaturado por lo tanto no debería poseer gas libre pero esto se cumple si no hay capa de gas inicial en cuyo caso se rompería el equilibrio total e instantáneo en el que se basa la ecuación de balance de materiales.

• Bolsones de gas libre: en ciertas ocasiones puede ocurrir que se encuentren casquetes de gas libre en los yacimientos que no han logrado contacto con el petróleo hasta alcanzar equilibrio. Esto quiere decir que el crudo no ha liberado gas pero está en equilibrio con dicho casquete lo que representa gran inestabilidad porque con una mínima alteración de este sistema el gas puede disolverse en el petróleo debido a que este por sus condiciones dadas aceptaría el gas.

¿Cómo llega el petróleo a la superficie?

Uno de los temas de suma importancia y que representa grandes esfuerzos y preocupaciones en la industria petrolera es el de la producción de hidrocarburos, la cual se lleva a cabo mediante un complejo proceso desde el yacimiento, que se encuentra en el subsuelo, a través de un pozo elaborado por los expertos en la materia, hasta llegar a la superficie, donde será tratado y refinado para su posterior uso comercial.

Para que el petróleo pueda emprender su trayectoria de ascenso hacia la superficie debe vencer una serie de obstáculos como, la gravedad, la permeabilidad de la roca reservorio y la dificultad que pueda presentar el sistema de entrampamiento del mismo. Para esto, el yacimiento cuenta con una energía natural basada principalmente en su presión interna. Cuando dicha energía es suficiente, el petróleo sube en forma espontánea a la superficie a través del pozo, lo que es conocido como recuperación primaria del petróleo.

Entre estos mecanismos encontramos:

Empuje por gas disuelto: este mecanismo de producción se lleva a cabo cuando la presión del yacimiento está por debajo de la presión de burbujeo, esto implica la formación de gas, el cual por ser menos denso que el petróleo se expande y ubica sobre este, actuando como especie de "pistón" y ejerciendo presión sobre él, de manera que se ve obligado a buscar vías de escape o zonas de menor presión y esta la consigue en el pozo, ya que, durante su elaboración se efectúan cañoneos que producen orificios por donde posteriormente fluirá el petróleo en busca de dichas zonas de menor presión.

Otro mecanismo natural, es el empuje por capa de gas: en este caso el gas ya existente encima del petróleo ejerce presión sobre éste y de manera similar al mecanismo anterior, lo empuja hacia el pozo.

Además de estos, podemos mencionar el empuje hidrostático y la segregación gravitacional, entre otros...

Cuando la energía natural del yacimiento ha sido agotada debido a la disminución de presión que ocurre por la producción o recuperación primaria (llevada a cabo en la primera fase de producción), entonces se requiere suministrar energía al yacimiento para continuar la producción. Esta es una energía artificial para complementar la natural que aún posee el yacimiento y este tipo de producción es conocida como recuperación secundaria del petróleo.

Entre los mecanismos de producción secundaria se puede mencionar:

Inyección de fluido: consiste en colocar un pozo inyector de fluido hasta el fondo del yacimiento cuando este fluido es más denso que el petróleo, como por ejemplo el agua. En este caso el agua empuja hacia arriba al petróleo. El pozo se coloca por encima de la zona de petróleo cuando se va a inyectar gas por ejemplo, que es menos denso y empuja al petróleo hacia abajo obligándolo a fluir hacia el pozo.

En vista de que la producción es muy importante, como se mencionó anteriormente, es necesario estar empapado de los detalles de cada mecanismo, la eficiencia de ellos y las condiciones necesarias para obtener su máximo rendimiento y de esta manera poder decidir cual será utilizado y obtener la mayor cantidad de crudo posible.

Cabe destacar que, tener conocimiento sobre este tema es sin duda imprescindible para nuestra formación como ingenieros, puesto que una de las prioridades de este, es proporcionar con sus conocimientos una gran producción a bajos costos y en un mínimo de tiempo.