LIMITACIONES DE LA ECUACIÓN DE BALANCE DE MATERIALES

La Ecuación de Balance de Materiales (EBM), comúnmente llamada ecuación de Schilthuis, está basada en la “Ley de Conservación de la Masa”, y se basa en el cálculo de los volúmenes de fluidos y otros parámetros no medibles directamente, que están presentes en el yacimiento, tomando el yacimiento como un tanque. Para esto se necesita tener datos de otros parámetros como las presiones del yacimiento, las propiedades de los fluidos, y la producción acumulada de fluidos, entre otros parámetros medibles desde superficie.

Los usos que se le dan van desde cálculo del Petróleo Original en Sitio (POES), cálculo de intrusión de agua, hasta el pronóstico de las presiones del yacimiento y la realización de proyecciones sobre el mejor método de recuperación para mejorar la eficiencia del recobro. Por otro lado, la EBM es la base fundamental para las ecuaciones usadas en las herramientas de simulación de yacimientos actuales.

Las limitaciones de la EBM son tanto teóricas como prácticas, y dependen de cuan exactos son los valores de los datos disponibles, así como también de aquellas suposiciones que se asumen relacionadas al yacimiento.

Entre las limitaciones teóricas tenemos:

• La suposición de que el petróleo crudo y el gas en solución se encuentran en equilibrio termodinámico. Wieland y Kennedy (1957) encontraron una tendencia en la fase líquida a permanecer sobresaturada con gas a medida que la presión disminuye, Por tanto el efecto de sobresaturación hace que las presiones del yacimiento sean menores que si se hubiese logrado el equilibrio.

• La suposición de que los datos PVT empleados en la EBM, duplican los procesos de liberación en el campo. En algunos casos los datos de PVT se basan en procesos de liberación de gas muy diferentes a los que realmente ocurren en el yacimiento. Esto aumenta el rango de error en la EBM.

• La suposición de que el gas en la superficie posee la misma composición que el gas en el yacimiento. Este cambio se verifica al estudiar el cambio en la composición de los gases, por ejemplo, la composición de los petróleos volátiles contiene mayor cantidad de líquidos en la fase de vapor que se puede recuperar, pero que el proceso de liberación diferencial no considera.

Por otra parte, nos encontramos con las limitaciones prácticas. Éstas generalmente tienen que ver con la medición de datos, y dependen casi en su totalidad de la exactitud de las medidas tomadas. Datos confiables generan resultados confiables, lo contrario limita la eficiencia de la EBM.

En su mayoría estos errores dependen del factor humano y de las condiciones de trabajo, sin embargo a menudo también son generados por las condiciones del yacimiento, entre ellas destacan:

• Empujes hidrostáticos y capas de gas muy grandes con respecto a las zonas de petróleo que acompañan. En estos casos las condiciones de presiones del yacimiento se mantienen casi constantes e iguales a su presión inicial. La EBM no es capaz de calcular eficazmente el POES debido a que la caída de presión en el yacimiento es muy pequeña, y generalmente el error en las mediciones de los datos muy elevada.

• Yacimientos de grandes extensiones, que poseen bajos valores de permeabilidad y un crudo de alta viscosidad, presentan dificultades excepcionales para el cálculo de la presión estática o presión final de restauración (static bottom-hole pressure). Las presiones que se miden bajo estas condiciones no son confiables y generalmente no representan las verdaderas presiones promedio del yacimiento. Adicionalmente otras condiciones como lo son fracturas en los yacimientos, y la alternancia entre zonas de baja y alta permeabilidad trae como consecuencia la imposibilidad de calcular una verdadera presión promedio del yacimiento en base a un análisis volumétrico.

• Yacimientos de gran extensión vertical, que poseen presiones muy cercanas a la Presión de burbujeo (Pb), representan un problema ya que la presión promedio puede encontrarse por encima de la Pb, y aún así en la parte superior del yacimiento puede encontrarse una pequeña capa de gas. Esta capa de gas hace que los cambios de presión sean menores de los que arroja la EBM.

• La producción de agua y de gas acumulada generalmente no es conocida con exactitud y por ende este es otro factor por el cual se generan errores.

Todos estos errores son en cierta forma reducibles cuando utilizamos las técnicas de simulación más modernas, en las cuales no se supone que el yacimiento deba ser un tanque aislado, sino que se tomen en cuenta los factores externos a él.

Referencias:

Fanchi, John R. “Principles of applied reservoir simulation/John Fanchi” – 2nd edition. Gulf Publishing Company, Houston, TX (USA) 2001.

B.C. Craft, y M.F. Hawkins “Ingeniería Aplicada de Yacimientos Petrolíferos”. Editorial Tecnos, Madrid.

http://www.reggieoilservices.com/2007/12/reserves-estimation-material-balance.htm