Métodos para estimar la eficiencia de barrido areal

El propósito de esta sección es presentar correlaciones que permitan determinar la eficiencia de barrido areal, a la ruptura y después de la ruptura, en función de los factores más importantes que la afectan: la razón de movilidad y los diferentes arreglos de pozos. Se ha visto que la cantidad de petróleo que puede ser desplazada por inyección de agua es directamente proporcional a la eficiencia de barrido areal. Esto ha sido indicado anteriormente por la ecuación 4.92, así:

Con el fin de distinguir la eficiencia de desplazamiento de la eficiencia de barrido areal, discutida en las secciones anteriores, generalmente, se supone que detrás del frente no ocurre desplazamiento adicional. Además, a diferencia de la eficiencia debida a la estratificación de la permeabilidad, la eficiencia de barrido areal se define con base en una capa o yacimiento de permeabilidad uniforme.

Figura 5.11. Eficiencia de barrido areal en el momento de la ruptura para un arreglo de 5 pozos
(según Willhile).

Eficiencia de barrido areal, EA - Part 2

Existen otros factores que se pueden modificar, los cuales se relacionan con la localización de Los pozos inyectores y productores y con las densidades y viscosidades de los fluidos. Entre estos factores los más importantes son: 1. Geometría de los pozos de inyección y producción: Se refiere a la configuración areal existente entre los pozos productores y los inyectores. 2. Razón de movilidad: En general, la eficiencia areal disminuye cuando la razón de movilidad aumenta. 

La Figura 5.11 ilustra esta relación. 3. Volumen de fluidos inyectados: La eficiencia areal aumenta con el volumen de fluidos inyectados y, por lo tanto, con el tiempo. Así, se habla de eficiencia areal en el momento de la ruptura y de eficiencia areal después de la ruptura, relacionándola con determinado volumen de fluidos inyectados.

Figura 5.10. Gráficos mostrando el área horizontal barrida a diferentes tiempos para un arreglo de 5 pozos (según Smith y Cobb).

Arreglos de 9 pozos - Part 2

La capacidad de flujo continuo para un arreglo normal de 9 pozos, si se considera la razón de movilidad igual a 1, es la siguiente:

donde:

La Tabla 5.2 resume las capacidades de flujo continuo para diferentes arreglos de pozos.

Arreglos de 9 pozos - Part 1

Este tipo de al reglo puede desarrollarse con pozos perforados formando un cuadrado, con los pozos de inyección en los vértices y puntos medios de los lados del cuadrado y con el productor ubicado en el centro de éste, tal como lo muestra la Figura 5.9. En este caso, los pozos inyectores sobrepasan los productores por un factor de 3.

La RFi/pp puede calcularse así: los pozos de los vértices reparten lo inyectado en ellos entre 4 pozos de producción, o sea, una cuarta parte para cada uno; en cambio, los pozos situados en los puntos medios de los lados lo reparten únicamente entre dos, es decir, la mitad para cada uno, y como existen cuatro de cada tipo, resulta RP¡/PP = 3. Esto quiere decir que si se considera el flujo continuo y la tasa de inyección igual en todos los pozos, los de producción tendrán una tasa igual al triple de la inyección en cada

Según Smith y Cobb, una de las mayores ventajas del arreglo de 9 pozos es su flexibilidad. La dirección del movimiento del agua y la ruptura prematura en ciertos pozos puede llevar a la necesidad de cambiar el arreglo existente; pero esto, a veces, es difícil y costoso y puede requerir muchas perforaciones interespaciadas. Por el contrario, el arreglo de 9 pozos invertido puede cambiarse a un arreglo en línea directa o de 5 pozos sin mucho esfuerzo.

Arreglos de 4 pozos

El arreglo de 4 pozos, también llamado arreglo triangular o de 7 pozos invertido, se diferencia del anterior en la posición que ocupan los productores e inyectores. En este caso, los pozos de inyección se colocan en el centro del hexágono y los de producción en los vértices, tal como se muestra en la Figura 5.8.

 Este arreglo puede también considerarse formado por triángulos equiláteros con 3 pozos de inyección en los vértices y uno de producción en el centro. La R„,pp es 'A, ya que cada productor es afectado directamente por la inyección de 3 pozos y 6 productores reciben el efecto directo de f cada inyector.

La capacidad de flujo continuo para un arreglo de 4 pozos, si se considera la razón de movilidad igual a uno, es igual a la del arreglo de 7 pozos normal.
La ecuación es:

Arreglos de 7 pozos

Este tipo de arreglo tiene 2 pozos inyectores por cada pozo productor y se utiliza cuando la inyectividad de los pozos es baja3. Muy raras veces se encuentra un campo perforado siguiendo este tipo de arreglo. El patrón del modelo es un triángulo equilátero (Figura 5.7) o puede considerarse un arreglo en línea alterna cuya relación d/a = 0.866. Si el campo no ha sido desarrollado según este patrón, se requieren varios pozos interespaciados para hacer posible repetir el patrón. En este caso la Rp¡/pp - 6/3 = 2.

La capacidad de flujo continuo para un arreglo de 7 pozos invertido, si se considera la razón de movilidad igual a uno, es la siguiente:

donde d = a.

Arreglos de 5 pozos

El arreglo de 5 pozos que se muestra en la Figura 5.6 es un caso especial del empuje en línea alterna, cuando d/a = 0,5. Este es el tipo de arreglo más usado. Obsérvese que el patrón requerido exige perforar pozos formando un cuadrado y que la relación pozos inyectores a pozos productores sea la unidad, o sea, Rpupp = 4/4 = 1. El arreglo de 5 pozos es altamente conductivo, ya que la vía de flujo más corta es una línea recta entre el inyector y el productor. Además, el patrón proporciona una buena eficiencia de barrido. La perforación de un arreglo cuadrado es muy flexible, pues permite generar otros arreglos simplemente reorientando la posición de los pozos inyectores. Ejemplos de éstos son el asimétrico de 4 pozos, el de 9 pozos y el invertido de 9 pozos.
La capacidad de flujo continuo para un arreglo de 5 pozos, si se considera la razón de movilidad igual a uno, es la siguiente:

donde d es la distancia que une el inyector con el productor.