Los yacimientos naturalmente fracturados (YNF) son formaciones geológicas que albergan hidrocarburos y que presentan una red de fracturas preexistentes en la roca.
Estas fracturas, creadas por procesos geológicos como fallas, plegamientos o la meteorización, actúan como canales de flujo, permitiendo el movimiento del petróleo, gas y agua dentro del yacimiento.
A pesar de estas características desde el punto de vista estático, los ingenieros de yacimiento frecuentemente tratan de realizar sus predicciones del comportamiento de yacimientos fracturados para el entendimiento de su comportamiento dinámico, realizando una revisión de la historia de producción y estimando condiciones futuras, primeramente, a través de procedimientos de yacimientos convencionales.
Pero, infortunadamente, muy rara vez el comportamiento resultante a través de métodos de cálculo convencionales cotejan con el comportamiento histórico en un yacimiento fracturado.
Un cotejo puede ser obtenido sólo modificando datos básicos, lo que se traduce en un análisis futuro totalmente irreal. Así, un ejemplo, un cotejo histórico puede obtenerse artificialmente incrementado aumentando varias veces el petróleo original en sitio por método volumétrico.
La imposibilidad de un cotejo válido cuando los métodos de predicción de yacimientos convencionales son usados para un yacimiento fracturado es directamente el resultado del mecanismo de producción específico que desarrollan este tipo de yacimientos, debido a las características del sistema matriz-fractura.
Estas diferencias pueden ser entendidas con el comportamiento de un yacimiento convencional donde las características del sistema roca-fluido tienen el mismo orden de magnitud de un yacimiento naturalmente fracturado, pero donde además se desarrolla extensamente a lo largo del yacimiento una red de fracturas de características muy diferentes. Algunos de estos resultados se analizan a continuación.
Relación Gas-Petróleo vs. Recobro
La relación gas petróleo (RGP) versus el recobro, es sustancialmente menor en yacimientos naturalmente fracturados en comparación a yacimientos convencionales. Este comportamiento es debido al gas liberado, la cual rápidamente se segrega hacia la cresta del yacimiento a través de la red de fracturas, en vez de ir hacia el pozo productor.
La segregación del gas durante el flujo de gas hacia la zona cercana al pozo es posible, sin embargo, esta caída de presión es generalmente pequeña dentro de la red de fracturas naturales.
En consecuencia, los gradientes de presión es uno de los componentes que soportan el movimiento de fluidos hacia los pozos productores, y es mucho menor que los efectos del componente gravitatorio, especialmente lejos del pozo. En la Figura 1, se puede observar una comparativa del comportamiento del RGP versis el recobro en un yacimiento fracturado y un yacimiento convencional.
Declinación de Presión por unidad de Petróleo Producido
La tasa de declinación de presión por unidad de petróleo producido (ΔP/ΔN) es generalmente menor en un yacimiento naturalmente fracturado. Tal mejora en el comportamiento de un yacimiento convencional puede ser obtenido sólo si una gran cantidad del gas producido es reinyectado.
En el caso hipotético, comparando dos yacimientos idénticos, la cual uno es fracturado naturalmente y el otro no, el yacimiento convencional puede mostrar un comportamiento similar al de uno fracturado naturalmente si hasta el 80% del gas producido es reinyectado.
La explicación de este mejorado comportamiento en un yacimiento fracturado es el resultado de nuevos tipos de mecanismos de producción la cual toma lugar en un sistema de doble porosidad.
Estos mecanismos aseguran una gran fuente de fluidos desde la matriz hacia las fracturas naturales como resultado de los efectos de la gravedad e imbibición combinados con la expansión de los fluidos, la segregación y convección, etc. En la Figura 2, podemos observar la tendencia de declinación de un yacimiento fracturado y otro convencional característico.
Ausencia de Zonas de Transición
La ausencia de zonas de transición en un yacimiento fracturado representa una característica específica de estos yacimientos.
De hecho, el contacto en un sistema de dos fases de agua-petróleo o gas-petróleo es representando en yacimientos fracturados como una superficie de separación distintiva y no por grandes zonas de transición como se suelen observar en yacimientos convencionales.
En un yacimiento fracturado, el contacto de dos fases es agudo y horizontal en condiciones estáticas o dinámicas, ya que la transmisibilidad en una red fracturada es alta debido a la gran permeabilidad de las fracturas, y cualquier cambio de nivel se reequilibra rápidamente.
Por el contrario, en un yacimiento convencional, las zonas de transición pueden ser muy grandes en condiciones estáticas y así pudieran mantenerse también en condiciones dinámicas. En la Figura 3 podemos observar las zonas de transición antes descritas.
Caída de presión alrededor de los pozos productores
La caída de presión alrededor de un pozo productor en yacimientos fracturados es baja, dado que la alta permeabilidad de las fracturas, incluso en pozos de alta tasa de producción, no alcanza una caída de presión significativa. Esto resulta que pequeños gradientes de presión son suficientes para transportar el petróleo a través de las fracturas, pero tiene que ser muy pequeño para controlar el intercambio de fluidos entre la matriz y la red del sistema de fracturas.
Así, el proceso de producción de la matriz es controlado por mecanismos específicos de producción la cual son desarrollados como resultado de diferentes saturaciones de fluidos de las fracturas naturales y los bloques de la matriz (donde los efectos de capilaridad y gravedad juegan un papel importante), y no por los gradientes de presión que resultan de los pozos productores.
Propiedades PVT constantes
Las propiedades PVT constantes con respecto a la profundidad generalmente ocurren en un yacimiento naturalmente fracturado, si un proceso de convección toma parte como resultado de la expansión termal y las condiciones de compresión del fluido dentro del yacimiento.
Las propiedades PVT constantes con profundidad son totalmente diferentes del comportamiento típico de un yacimiento convencional (arenisca), donde puntos de burbujas provenientes de estudios PVT de muestras de fluidos muestran un comportamiento variable con respecto a la profundidad.
Producción de agua-libre
La producción de agua libre en el petróleo en yacimientos fracturados es esencialmente una función de la tasa de producción, mientras que en un yacimiento convencional la producción de agua libre en el petróleo depende de las características de la roca, la distribución característica del PVT y también de la tasa de producción.
Por otra parte, en ausencia de una red de fracturas y fisuras ampliamente distribuida, los yacimientos de baja permeabilidad son prácticamente irrecuperables, pero la presencia de fracturas los transforma en excelentes yacimientos.
La fractura asegura el flujo de hidrocarburos desde la matriz donde se almacenan esos hidrocarburos hasta los pozos desde donde luego serán elevados a la superficie.
En general, la red fracturada se divide en varias zonas, cada una de ellas prácticamente saturada con una sola fase, mientras que dentro de cada zona el bloque matriz puede estar saturado con una, dos o incluso tres fases.
Una zonificación del yacimiento dada ya existirá antes de que comience la producción del yacimiento (bajo equilibrio estático) y otra zonificación resultará de las condiciones de producción del yacimiento durante la explotación del campo (estado dinámico).
La interacción matriz-fractura y el intercambio de fluidos dependerán de la posición relativa del bloque único en el yacimiento y del respectivo contacto agua-petróleo y gas-petróleo.
Fuente:
- Van Golf-Racht, T.D. Fundamentals of Fractured Reservoir Engineering. Elsevier (1982).
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Excelente articulo, siempre llevo un seguimientos a las publicaciones , actualmente me desempeño como Ing. Geologo
Hola José Figuera. Gracias por tu comentario. Pues si trato de publicar regularmente. Siempre es un reto, saludos!