Cálculo volumetrico de hidrocarburos

El método volumetrico, consiste en una ecuación que nos permitirá por medio de algunos parámetros caracteristicos del yacimiento predecir un estimado del contenido de hidrocarburos en una roca yacimiento específica. El método volumetrico, es usado escencialmente para conocer la cantidad de hidrocarburo original en sitio, ya sea petróleo, gas, condensado, entre otros.

El método depende de parámetros del yacimiento como: el volumen de roca contenedora, la porosidad de la roca yacimiento y la saturación de los fluidos. Es de gran importancia el volumen de roca, ya que es por éste parámetro que se caracteriza el método. Para determinar el volumen, es necesario partir de dos caracteristicas importantes como lo son: el área del yacimiento y el espesor de la arena contenedora, donde el volumen será, en su más sencilla expresión el área por el espesor, para un estrato de arenisca tipo paralelepipedo.

Basado en los parámetros indispensables para el cálculo volumetrico, se puede deducir la ecuación general para determinar el volumen de hidrocarburo en un yacimiento:

Donde:
N= Cantidad de hidrocarburo contenido en el yacimiento a condiciones de yacimiento.
A= Extensión areal del yacimiento de hidrocarburos.
h= Espesor de la roca yacimiento ( porosa ).
Fi= Porosidad del yacimiento.
Sh= Saturación de hidrocarburos.

Generalmente la saturación de hidrocarburo, se representa en función de la saturación de agua para un sistema yacimiento agua- hidrocarburo. Donde los poros estarán saturados con una fración de agua y de hidrocarburo, es por ello que: Sh= 1- Sw.

De igual manera para realizar el estudio de la cantidad de hidrocarburo en un sistema yacimiento, es necesario hacer un desarrollo más adecuado de la ecuación 1.
Para un yacimiento de petróleo, se incorporan dos factores a la ecuación 1 con el fin de expresar la unidades en el sistema correcto, que en éste caso, es la cantidad de petróleo en barriles y llevar dicha cantidad a condiciones de superficie, por medio del factor volumetrico de formación del petróleo.

El área del yacimiento, es representada en acres y el espesor en pies, pero dicha unidad se debe llevar a barriles por ello por medio de los factores de conversión se llega a:
Existen: 43560 ft2/ 1 acre y 5,615 ft3 / 1 bbl
Dividiendo ambos factores se obtienen:
7758 bbl / 1 acre-pie , y éste será el factor a multiplicar la ecuación 1, para un yacimiento de petróleo, usando unidades de campo.

El otro factor a introducir será el Bo ( factor volumetrico de formación del petróleo), éste valor nos permitirá relacionar la cantidad de petróleo a condiciones de yacimiento y a condiciones de superficie. Sus unidades son: BY/BN generalmente, y por ello al dividir la ecuación 1 entre el Bo, conoceremos la cantidad de crudo a condiciones de superficie, es decir, que cantidad de petróleo se obtendrá en superficie.

Definidos los nuevos parámetros para un yacimiento de petróleo, la ecuación 1 se convertirá en:


Donde:
N= POES (petróleo original en sitio), en BN (barriles normales o a superficie).
A= Área del yacimiento, en acres.
h= Espesor de la roca yacimiento, en pies.
Fi= Porosidad de la roca yacimiento, es una fracción adimensional.
1- Sw = Saturación de petróleo inicial, es una fracción adimensional.
Boi = Factor volumetrico de formación inicial del petróleo, en BY/BN.

El valor calculado corresponde al POES, que es la cantidad original o inicial de petróleo existente en la roca yacimiento antes de empezar a producir.

Para el estudio de un yacimiento de gas, la ecuación 1, sufrirá otra leve transformación pero similar a la introducida para un yacimiento de petróleo. Un factor referido a la conversión de las unidades y otro a la relación de la cantidad de gas a condiciones de yacimiento y condiciones de superficie, a través del factor volumetrico de formación del gas.

El área del yacimiento es expresada en acres y el espesor en pies,por lo tanto el volumen será obtenido en acres-pie, pero en éste caso se llevará a pies cubicos por referirse al gas hidrocarburo. Para efectuar la conversión adecuada se procederá de la siguiente manera:
Existen: 43560 ft2 / 1 acre.
Sólo con éste factor se obtendrá el volumen de gas en pies cúbicos al aplicar la ecuación del método volumetrico.

El nuevo factor, es el facor volumetrico de formación del gas, el cual me llevará la cantidad de gas de condiciones de yacimiento a condiciones de superficie, la unidad necesaria para el FVF del gas, será PCY/PCN, con el fin de obtener el resultado en PCN (pie cúbicos normales).

Definidos los nuevos parámetros para un yacimiento de gas, la ecuación 1 general, se transformará en :

Donde:
G= GOES, gas original en sitio, en pies cúbicos (PCN).
A= Área del yacimiento, en acres.
h= espesor de la roca yacimiento, en pies.
Fi= porosidad de la roca yacimiento, en fracción.
Sgi= Saturación de gas inicial, en fracción.
Sgi= 1-Sw
Bgi= factor volumetrico inicial de formación del gas, en PCY/PCN.

El valor calculado (G), corresponde al GOES, gas original en sitio o la cantidad de gas en pies cúbicos originalmente en el yacimiento.

Bibliografía:

- Macualo Freddy Humberto, Fundamentos de ingeniería de yacimientos, 1ª. ed. ( Colombia: Universidad Surcolombiana, 2000), p .190.
- Ahmed Tarek, Reservoir Engineering Handbook, 2a.ed. (Boston: Gulf Professional Publishing, 2001), p. 828.
- J. S Archer & C.G Wall, Petroleum Engineering: principles and practice, 1a. ed. (London: British Library Cataloguing, 1986), p. 122.