El régimen de flujo describe como se mueven los hidrocarburos dentro del medio poroso de un yacimiento. Supongamos que un pozo de cualquier tipo conecta con una formación productora y empieza su extracción, comienza a moverse los fluidos del yacimiento hacia el pozo productor, producto de la caída de presión existente.
Los fluidos se moverán de un medio de mayor presión hasta otro de menor presión. En ese movimiento suelen ocurrir distintos tipos de flujo y van depender exclusivamente de la caída de la presión, tiempo, posición y cómo influye en la vecindad del pozo y los límites de yacimiento.
Existen básicamente tres tipos de régimen de flujo, y se mencionan a continuación: Flujo Transiente, Flujo Semi Continuo y Flujo Continuo, las cuales se describen a continuación:
Flujo Transiente
En este régimen de flujo, las condiciones de flujo cambian con el tiempo. Generalmente ocurre al principio de la producción de un pozo, cuando se inicia la extracción de hidrocarburos.
Durante esta fase, la presión del yacimiento disminuye rápidamente y la velocidad de flujo puede ser alta debido a la liberación inicial de gas y líquido.
A medida que avanza el tiempo, la presión del yacimiento se estabiliza y el flujo se vuelve más constante.
Si se hace la siguiente analogía, en una laguna calma, se lanza una piedra hacia el centro de la misma, ese impacto de la piedra en la laguna comienza a generar ondas que se expanden hacia la orilla del lago. En este caso, la piedra representa el pozo, y las ondas corresponden al transiente de presión generado, que, a nivel de yacimiento, están ondas deberían alcanzar sus límites, si el yacimiento es finito.
Matemáticamente, esta condición de flujo viene dada por la siguiente ecuación:
(Ec. 1)
En la literatura, este flujo también es llamado como flujo no continuo o por su nombre en inglés unsteady-state flow.
Flujo Semi Continuo
En este régimen de flujo, las condiciones de flujo son más estables que en el flujo transiente, pero aún no se ha alcanzado un equilibrio completo.
La presión del yacimiento continúa disminuyendo, pero a una tasa más lenta. La velocidad de flujo también puede disminuir gradualmente, pero todavía puede haber fluctuaciones dependiendo de las propiedades del yacimiento y el sistema de producción.
Matemáticamente, este régimen de flujo el cambio de presión con respecto al tiempo es una constante, tal como se describe en la siguiente ecuación:
(Ec. 2)
En la literatura, este flujo también es llamado como flujo semi estable o por su nombre en inglés pseudosteady-state flow, semisteady-state flow o quasisteady-state flow.
Flujo Continuo
En este régimen de flujo, las condiciones de flujo se vuelven estables y el yacimiento ha alcanzado un equilibrio con el sistema de producción.
La presión del yacimiento se mantiene relativamente constante y la velocidad de flujo se estabiliza.
Este es el régimen más deseado para una producción sostenible y eficiente, ya que permite una extracción constante de hidrocarburos con un mínimo impacto en la formación.
En yacimientos, este régimen de flujo puede solamente ocurrir cuando existe la recarga o soporte hidráulico de un acuífero o la ejecución de un proyecto de mantenimiento de presión.
Matemáticamente, este régimen de flujo puede ser expresado mediante la siguiente ecuación:
(Ec. 3)
En la literatura, este flujo también es llamado como flujo estable o por su nombre en inglés steady-state flow.
En la Figura 1, se puede observar un gráfico de presión versus tiempo con una comparativa de los tres tipos de regímenes de flujos que ocurren en el medio poroso del yacimiento.
Fuentes:
- Madrid, C. Curso de Análisis Nodal con Herramienta Computarizada Módulo 1, Barcelona Venezuela (2023).
- Ahmed, T. y Mckinney, P. Advanced Reservoir Engineering. Gulf Professional Publishing, Burlington, MA (2005).
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