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FUNDAMENTOS DE INGENIERIA DE YACIMIENTOS

Autor:

FREDDY HUMBERTO ESCOBAR MACUALO, Ph.D.

Fundamentos de Ingeniera de Yacimientos - Freddy H. Escobar, Ph.D.

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Freddy Humberto Escobar Macualo de esta edicin Editorial Universisad Surcolombiana Primera edicin: Xxxxx de 200? ISBN xxx-yyyy-yy-z Todos los derechos reservados. Prohibida su reproduccin total o parcial Por cualquier medio sin permiso del autor Diseo de Portada: xxxxxxxxxxxxxxxxx Fotografa portada: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Diseo y diagramacin: Mara Constanza Cardoso Perdomo Impresin y encuadernacin Editora Guadalupe Ltda.. Impreso y hecho en Colombia Editorial Universidad Surcolombiana E-mail: editorialusco@usco.edu.co Direccin: Avenida Pastrana Carrera 1. Telfono: 875 47 53 Ext. 358 Neiva - Huila - Colombia

Fundamentos de Ingeniera de Yacimientos - Freddy H. Escobar, Ph.D.

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INTRODUCCINEste texto didctico contiene el contenido fundamental y actualizado para desarrollar un excelente curso de pregrado de Ingeniera de Yacimientos, el cual sirve a los estudiantes como texto gua y herramienta bsica en el desarrollo de las clases. Los conceptos encontrados en el presente texto recopilan informacin de varios libros y artculos relacionados con el tema de los yacimientos hidrocarburferos existentes en la literatura desde los aos 60 hasta el ao 2004. Fundamentos de Ingeniera de Yacimientos es un libro que reune cerca de una dcada de experiencia acadmico que el autor ha tenido durante sus investigaciones y actividades acadmicas, la mayora de ellas enfocadas a la Ingeniera de Yacimientos. El autor concentr sus esfuerzos en presentar un texto con conceptos actualizados y vigentes que permitan al estudiante un mejor desempeo en las restantes materias del currculo de ingeniera y en su vida profesional. El contenido del libro se ha dividido en ocho captulos. El captulo 1 presenta una breve revisin de los conceptos geolgicos que definen y clasifican los yacimientos de hidrocarburos. Al igual que una clasificacin actualizada de los yacimientos de acuerdo al estado de los fluidos. Adems, se estudiarn los regmenes de presin de un yacimiento (diagramas profundidad-presin) con su importancia en la caracterizacin de yacimientos y las escalas de medicin que se usan en Ingeniera de Yacimientos. El captulo dos se centra en el entendimiento de las propiedades fsicas del medio poroso, la ley de Darcy con sus aplicaciones y limitaciones, las clasificaciones de la permeabilidad, los problemas asociados con la geometra del sistema, el dao a la formacin, la ecuacin de difusividad, propiedades inherentes a la roca y fluido: presin capilar, funcin J de Leverett, permeabilidades relativas, etc. El captulo 3 estudia las propiedades PVT de los fluidos del yacimiento, y se presentan diferentes correlacines y ecuaciones para la determinacin de las propiedades PVT del agua, gas y petrleo, adems de presentar los factores que afectan el recobro de crudo. El captulo cuatro introduce los primeros conceptos de evaluacin de reservas de gas y petrleo mediante el mtodo volumtrico, construccin de mapas manualmente y asistidos por computador y determinacin de volmenes. El captulo cinco se enfoca a los mtodos de balance de materia. Este es con seguridad el captulo ms largo y quiz ms importante del curso de Ingeniera de Yacimientos. En l, se desarrollar la ecuacin de balance de materia y se estudiarn sus mltiples aplicaciones, entre las que se cuenta la linealizacin de dicha ecuacin y el estudio de yacimientos de condensados, y yacimientos naturalmente fracturados. Este captulo, tambin hace referencia a las tcnicas de prediccin del comportamiento y recobro final de un yacimiento de petrleo mediante los mtodos de Schilthuis, Tarner, Muskat, Pirson y Tracy, las cuales se presentan en detalle en los apndices. El captulo sexto complementa la discusin captulo del quinto pero se enfoca porincipalmente a los clculos de intrusin de agua a un yacimientoFundamentos de Ingeniera de Yacimientos - Freddy H. Escobar, Ph.D.

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procedente de un acufero adyacente. Aunque las tcnicas de curvas de declinacin es un concepto hoy en desuso, el captulos siete introduce las bases tericas de las curvas de declinacin ms comunes incluyendo el ajuste por curvas tipo. El ltimo captulo presenta los conceptos y mtodos para estimar conificacin y digitacin de agua. En todos los captulos se presentan ejercicios para clarificar los conceptos. Dada su importancia, algunos de ellos fueron tomados directamente de la literatura.

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DEDICATORIASCon mi ms profundo amor dedico este trabajo a mi esposa Matilde Montealegre y a mis adorados hijos Jennifer Andrea y Freddy Alonso Escobar. A mis padres Sotero Escobar (QEPD) y Delfina Macualo Vda. De Escobar (QEPD), a mis hermanos Sotero Alonso (QEPD), Dayra Stella y Leonardo Fabio Escobar. A mis sobrinos Daniel Alfredo Escobar, Samuel Alejandro Escobar , Juan David Betancourt y Gabriel Fernando Betancourt. A mis ahijados Raul Alejandro Vagen Lpez, Claudia Patricia Montealegre Molina y Jos Gabriel Rancel Lpez.

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AGRADECIMIENTOS

El autor expresa su ms sincera gratitud a la Editorial Universidad Surcolombiana por su valiosa contribucin en la publicacin de este libro. Especial mencin a la profesora Cecilia Repizo y a la Srta. Mara Constanza Cardoso Perdomo por su gran colaboracin en los trmites internos en la Editorial Universidad Surcolombiana y el gran esfuerzo dedicado a la diagramacin del presente libro. De igual forma, deseo expresar mi gratitud al Dr. Jos Gregorio Osorio Gallego, Profesor de la Universidad Nacional de Colombia sede Medelln por el tiempo dedicado a la evaluacin del presente libro y a la formulacin de valiosas recomendaciones. Finalmente, a mi amigo, hermano, compaero de estudio, colega y estudiante: Ingeniero de Petrleos y Magster en Ingeniera de Hidrocarburos Daniel Augusto Gutierrez Arciniegas por su inmensa colaboracin en la escritura del prlogo del presente libro.

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PROLOGO

Ing. MSc. Daniel Augusto Gutirrez Arciniegas

Fundamentos de Ingeniera de Yacimientos - Freddy H. Escobar, Ph.D.

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TABLA DE CONTENIDOINTRODUCCION.................................................................................................................. 3 TABLA DE CONTENIDO .................................................................................................... 8 CAPITULO 1 ....................................................................................................................... 12 CONCEPTOS FUNDAMENTALES, DEFINICION Y CLASIFICACION....................... 12 1. ASPECTOS GEOLOGICOS............................................................................................ 12 1.1. FUENTE DE HIDROCARBUROS .............................................................................. 12 1.2. MIGRACION DE HIDROCARBUROS....................................................................... 13 1.3. DEFINICIONES DE INGENIERIA DE YACIMIENTOS .......................................... 13 1.4. DEFINICION DE YACIMIENTO................................................................................ 13 1.4.1. Clasificacin Geolgica de los Yacimientos.............................................................. 13 1.4.2. Clasificacin de Acuerdo al Punto de Burbuja........................................................... 15 1.4.3. Clasificacin de Acuerdo al Estado de los Fluidos .................................................... 16 1.4.4. Clasificacin de Acuerdo al Mecanismo de Produccin............................................ 25 1.4.5. Clasificacin de Acuerdo a Variaciones del Volumen Originalmente Disponible a Hidrocarburos ....................................................................................................................... 27 1.6. REGIMENES DE PRESION DE FLUIDOS ................................................................ 28 1.7. APLICACIONES DE REPEAT FORMATION TESTERS, RFT ................................ 42 1.8. ESCALAS DEL YACIMIENTO .................................................................................. 44 CAPITULO 2 ....................................................................................................................... 48 PROPIEDADES FISICAS DEL MEDIO POROSO............................................................ 48 2.1. POROSIDAD ................................................................................................................ 48 2.1.1. Clasificacin Ingenieril de la porosidad .................................................................... 48 2.1.1.1. Porosidad absoluta................................................................................................... 48 2.1.1.2. Porosidad efectiva ................................................................................................... 48 2.1.1.3. Porosidad no efectiva .............................................................................................. 48 2.1.2. Clasificacin Geolgica de la porosidad .................................................................... 48 2.1.2.1. Porosidad primaria o intergranular.......................................................................... 49 2.1.2.1.1. Porosidad intercristalina ....................................................................................... 49 2.1.2.1.3. Planos estratificados ............................................................................................. 49 2.1.2.1.4. Espacios Sedimentarios Miscelneos .................................................................. 49 2.1.2.2. Porosidad secundaria, inducida o vugular .......................................