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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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EBM YACIMIENTO DE GASNO CONVENCIONAL
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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EBM YACIMIENTO DE GASNO CONVENCIONAL
=
=
( ) = (1
)
Ver
Paso a Paso
Cambio en el Volumen Poroso
(7)
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EBM YACIMIENTO DE GASNO CONVENCIONAL
( ) = (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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CORRECIONES EBM AVANZADA PARAGASES
Donde:
=
1
(
1)
=
= (1
)
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CORRECIONES EBM AVANZADA PARAGASES
= (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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=
=
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=
=
=
=
=
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=
=
Factorizando:
=
1
Como sabemos :
=
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Reemplazando:
=
1
Reorganizando, finalmente queda:
( ) = (1
)
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