ebm gas shale y oil shale

8/11/2019 Ebm Gas Shale y Oil Shale

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El shale es una roca clstica sedimentaria de grano finocaracterizada por un alto contenido de partculas detamao arcilla mayor a un 65% que se disponen en delgadascapas que se dividen en planos paralelos es decir presentan

fisibilidad

Para que los shales produzcan hidrocarburo, adems de su

contenido orgnico (kergeno (80%) - bitumen (20%))debe ser maduros y haber estado sometidos a suficientecalor y presin


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A diferencia de los yacimientos convencionales, en loscuales el gas es almacenado en los poros de la roca porcompresin, en los yacimientos de gas shale adems del gaslibre almacenado en la red fracturas, este es almacenadodentro de la matriz de shale por adsorcin.

La estimacin del gas original requiere de un calculovolumtrico usando el volumen de roca , porosidad,saturacin de fluidos, presin y uso de la isoterma deLangmuir para estimar el volumen de gas absorbido.


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La produccin de estos yacimientos requiere de largos pozoshorizontales con fracturamiento hidrulico de mltiples etapas

para crear extensas redes de fracturas artificiales alrededor del

pozo.


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Es un fenmeno termodinmico y se define como la acumulacin de

material (adsorbato) en una superficie. Las fuerzas que se implican

en este proceso son de dos tipos: fsico y qumico.


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La formulacin de la isoterma es:

=

V(P) = contenido de gas, pcs/ton

P = Presin, psia = Parmetro de presin de Langmuir, psia.

= Parmetro de volumen Langmuir, pcs/ton.


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ECUACIN DE BALANCE DE MATERIAPARA YACIMIENTOS DE GAS SHALE

YACIMIENTO DE GAS CONVENCIONAL

YACIMIETNO DE GAS NO CONVENCIONAL


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= (1)

= (1

)

(2)

CONSIDERACIONES

Yacimiento Volumtrico.

Mecanismo de Empuje: Expansin del gas


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EBM YACIMIENTO DE GASNO CONVENCIONAL

= (3)


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Intrusin de Agua

= 5.6146 ()

Expansin de la formacin y de los fluidos residuales

=

( )( )

Desorcin del gas ( GMC y Gas Shale)

=

(4)

(5)

(6)


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=

=

( ) = (1

)

Ver

Paso a Paso

Cambio en el Volumen Poroso

(7)


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( ) = (1

)


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G. R. King desarroll una correccin a la Z, enfuncin de la Saturacin de Agua promedio. ParaYacimientos de Gas Asociado a Mantos de Carbn.

Es afectada por:

Intrusin y produccin de agua

Cambio del volumen poroso(Compresibilidad dela formacin y del agua)

Desorcin del gas


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=

1 1

Donde:

= 1

1

= (1

)

Modificando la EBM Para Yac. Gas Convencional

= (1

)


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= (1

)


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CORRECIONES EBM AVANZADA PARAGASES

Los valores de

son poco parecidos a los de

del Balance de materia convencional. Para Otros

Yacimientos de gas que no sean Yacimientos deGMC.

Moghadam introdujo la variable

.


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Donde:

=

1

(

1)

=

= (1

)


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= (1

)

=

+


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1. Especificar la compresibilidad de la formacin. , Presin

inicial de yacimiento y seleccionar el modelo del acufero.

2. Calcular , y asumir = 0

3. Calcular Y G/Gf

=

=

=

1

(

1)


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=

+

=1

+

4. Graficar P/ vs Gp

5. Dibujar la mejor lnea recta que se ajuste a los datos y extrapolar a

G en eje de abscisas

6. Ajustar los parmetros del acufero: Calcular We

7. Calcular

8. Retornar al paso 3 y repetir hasta alcanzar la mejor tendencia lineal

=


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Mayor contenido de kergeno que la rocafuente.

Cuando se calientan a 350-400C, rinden cerca

de 6 galones de petrleo por tonelada de oilshale. Los oil shales ricos pueden contener

hasta 40% de kergeno y rendir cerca de 50

galones por tonelada. El kergeno puede ser convertido a petrleo

sinttico o gas por procesos industriales.

PROPIEDADES DEL OIL SHALE


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ANALISIS COMPOCISIONAL


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Mtodos para produccin:

Extraer y calentar en superficie

Calentar in situ

El proceso de extraccin tiene un alto costo (3.2 Trillones

de barriles 60% en USA), pero debido al gran valor del

crudo actual y futuro, puede que se exploten aun mas las

formaciones lutiticas.

Si la formacin se encuentra a poca profundidad se puede

explotar por medio de dos tipos de minas: Minas a cielo

abierto o minas subterrneas.


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Clasificacin kerogenos, el tipo de este depende de la calidad de

hidrocarburo que se producir.


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CLASIFICACIN ESQUISTOS BITUMINOSOS.

Terrestres: Incluyen lpidos ricos en materia orgnica, como tejidovegetal que se encuentra comnmente en el carbn de formacin de

pantanos y cinagas.

Lacustres: Ricos en lpidos materia orgnica derivada de las algas quevivan en agua dulce, lagos salobres o salinas.

Marinas: Se componen de lpidos ricos en materia orgnica derivada delas algas marinas, acritarcos (organismos unicelulares de dudosa

procedencia), y dinoflagelados marinos.


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Lutita gastada: Residuo mineral, luego de haber calentado yextrado todos los hidrocarburos. Se requieren 2 a 5 barriles de

agua por barril de petrleo producido, para enfriar lutita gastada,

controlar polvo y mejorar el petrleo de lutita sin procesar.

Rendimiento petrolfero: Mtodo de Fischer modificado, setritura y tamiza una muestra de 100 gr de lutita y se calienta a 500

C, los vapores destilados de petrleo, gas y agua se condensan y

se separan por centrifuga (Ver figura) Gal/Ton.


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Conversion in situ (ICP): Se calienta lentamente durante cierto

tiempo, dependiendo de la calidad de petrleo que se requiera,

puede durar varios aos, para obtener una mejor calidad, impacto

ambiental reducido, usa calentadores elctricos de fondo de pozo

e inyeccin de vapor.


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Tipos de produccin en sitio

Pared de hielo (Shell):Esta pared asla del calen-

tamiento a acuferos cercanos,

para prevenir el

influjo de agua, el agua solo

se incorpora al terminar el

proceso, para retirar la lutitadesgastada.


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ElectroFrac (ExxonMobil)


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La falta de datos debe ser evitada con la aplicacinde la teora del balance de materia, que dependedel tamao del reservorio, se requieren datos dePVT, historia de produccin, la relacin de ladeclinacin de presin y la curva de lapermeabilidad relativa.

Asumiendo que el reservorio es un sistema avolumen constante sin capa inicial de gas, laecuacin de balance de materia puede determinarel aceite en sitio.

El recobro futuro de gas y aceite de puede estimar

usando la forma Tracy de el mtodo de balance demateria de Tarner, que usa una estimacin de elGOR futuro producido como la base para el calculofuturo de la produccin de gas y aceite.


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La produccin de aceite ocurre generalmente enfracturas de el shale devonico orgnicamenterico.

La permeabilidad in-situ de las muestras de shalevaran entre 1x10-9 a 0.1md para porosidadesefectivas de 1.5 a 6.7% respectivamente.

La alta rata de produccin se debe a la

comunicacin del pozo con las fracturas naturales, las cuales son trampas y sistemas de transportepara los fluidos.

Caractersticas del reservorio


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Existen dos fracturas destacadas :

1. El shale orgnicamente rico fue fracturado inicialmente por

la deshidratacin, la cual resulto en pequeas fracturas con

bajas permeabilidades

2. La segunda ocurri despus por la tectnica y en ciertos

casos por estimulacin hidrulica, su permeabilidad es mas

alta.

La permeabilidad de la primera es muy baja, lo que no permite

la produccin comercial, a menos que una fractura secundaria

est presente.


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RESERVAS:

Los volumes identificados en sitio se estiman en alrededor de7000 billones americanos de toneladas, esto hace que el contenido

de petroleo se encuentre entre 2600 y 4400 billones de barriles.

Cerca del 70% se encuentra localizado en USA (formacion green

river), y un 14% en Rusia. Las otras locaciones Zaire, Brasil e Italia.

A 20 galones por tonelada de oil shale, se estima en 130 milmillones de barriles de petroleo.


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El calculo de el comportamiento con el balance de materia,

requiere conocimiento de la razn de permeabilidades.

Las muestras de ncleos son analizadas con varias

saturaciones de lquidos para desarrollar la relacin kg/ko.

En la determinacin de la saturacin de aceite, So, la

saturacin de agua es cero.

Curva de razn de permeabilidad


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El tpico esquema de produccin esta conformado por dospartes que incluyen el separador bifsicoy el tanque.

El gas producido es calculado con la sumatoria de el separador

y el tanque de gas. Y el lquido es usualmente obtenido por el

aforo de los tanques.

La relacin entre la geometra del reservorio y la presin es

crtica, ya que se est interesado en el cambio de la saturacin

de fluidos y la produccin con el decrecimiento de presin del

reservorio.

Calculo del balance de materia


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Una vez la produccin de GOR empieza aaumentar, los operadores cierran los pozos

para que la presin del reservorio aumente yse reestablezca la permeabilidad al aceite.

Los clculos del balance de materia ofrece el

aceite en sitio inicial para la porcin delsistema de fractura definido por las presionesmedidas, si se asume que estas son unpromedio de la presin del reservorio, el OIP

se puede decir que es razonablementecorrecto


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La ecuacin general de balance de materia es:

Si el estudio del fluido dice que este estaba

inicialmente en el punto de burbuja, no hay capa de

gas. Y si no hay flujo de agua o produccin de el

sistema de fractura, entonces Wp y We se asumen

como cero, entonces:

Cuando N ha sido calculada, la EBM puede ser

modificada para calcular futuros recobros.


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Tracy propuso en procedimiento de clculos para determinarla produccin incremental en base de la estimacin deproduccin de GOR, los pasos son:

1. Clculos por debajo del punto de burbuja pero por encimade la presin de saturacin critica

2. Clculos por debajo del punto de burbuja y por debajo dela presin de saturacin critica.

La presin de saturacin crtica del gas es en la que esta fase

empieza a fluir independientemente del aceiteLa presin critica del gas puede ser estimada con GOR, Rs y elGOR producido, R. Si RRs el aceite es incapaz de contribuir todo el gasproducido.

La interseccin de R y Rs en la grfica, proveer la Psgc


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Cuando ya se tienen todos los datos, la Ec. 4 se usa paradeterminar el OIP inicial. La Psgc se determina del anlisis

solucin GOR vs P.

La versin de Tracy de la EBM de Tarner puede ser aplicada,

pero es un procedimiento ensayo y error que involucra laestimacin de produccin del GOR a la mas baja presin

aceptable y la ecuacin del GOR.

El primer calculo con el mtodo de Tracy ser de la presin de

fondo usada para calcular N hasta Psgc. Hasta que la Psgc esalcanzada Kg/Ko es asumida como cero, esto es razonable

porque sobre la Psgc no hay gas libre fluyendo y Kg tiende a

cero.

Procedimiento de clculos


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El factor de formacin del volumen de gas es tomada

de la prueba flash, los siguiente clculos se hacen

desde la Psgc hasta una presin de abandonoasumida.

Se obtiene Kg/Ko por debajo de la Psgc y el FVF del

gas se toma ahora de la prueba diferencial,

posteriormente los resultados se pasan a unidades

de campo con el uso de el OIP previamente

estimado.


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50/53

=

=


51/53

=

=

=

=

=


52/53

=

=

Factorizando:

=

1

Como sabemos :

=


53/53

Reemplazando:

=

1

Reorganizando, finalmente queda:

( ) = (1

)

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