Fundamentos de la Inyección de Agua: Movilidad, Eficiencias y el Método de Stiles

Conceptos Fundamentales en la Recuperación de Hidrocarburos

Definición de la Razón de Movilidad (M)

La **Razón de Movilidad (M)** se define como la **relación** entre la permeabilidad relativa de un fluido con respecto a la viscosidad de otro fluido. También se define como la relación entre la movilidad del fluido desplazante y la movilidad del fluido desplazado.

Efecto de la Inyección de Agua en el Yacimiento

A medida que se inyecta agua al yacimiento, esta desplazará al petróleo hacia los pozos productores. Después de que el frente de invasión llega a la **ruptura** (*breakthrough*), solo el fluido que está detrás del frente de invasión (como el agua en este caso) llegará a los pozos productores, originando una **alta tasa de corte de agua** y productividad de la misma.

Factores Principales que Afectan la Eficiencia de Barrido Vertical (EV)

Los principales factores que afectan la Eficiencia de Barrido Vertical son:

• La **Razón de Movilidad (M)**.
• La **Heterogeneidad del Yacimiento**.
• La **Heterogeneidad de las Permeabilidades**.

Explicación de la Heterogeneidad del Yacimiento

La **heterogeneidad del yacimiento** afecta la EV, ya que el yacimiento posee capas con diferentes permeabilidades ($K_1 > K_2 > K_3$). Cuando existen capas con permeabilidades significativamente diferentes, el fluido inyectado tenderá a moverse preferentemente a través de las capas de mayor permeabilidad, resultando en un barrido incompleto y una menor eficiencia vertical.

Fundamentos y Suposiciones del Método de Stiles para el Cálculo de Eficiencia Vertical

El **Método de Stiles** tiene en cuenta el efecto de la **variación de la permeabilidad** en la predicción del proceso de inyección de agua. Asume que, en un sistema de capas, la irrupción de agua ocurre en una secuencia que inicia en la capa con mayor permeabilidad. Este método asume que el yacimiento está dividido en "n" capas que están arregladas de forma decreciente según su permeabilidad.

Suposiciones del Método de Stiles:

• **Flujo lineal y continuo**.
• Como la razón de movilidad es igual a uno ($M=1$), el avance del frente en cada capa es **proporcional a su permeabilidad**.
• La **eficiencia areal** sigue siendo la misma después de la ruptura (*breakthrough*).
• La tasa de producción y de inyección es **proporcional a la permeabilidad de la capa**.

Tiempo de Abandono en Recuperación Suplementaria Tipo Pistón sin Fuga

En un proceso de **recuperación suplementaria de tipo pistón sin fuga**, se considera que el tiempo de abandono debe ser al momento en que el **frente de invasión irrumpe** (*breakthrough*) y llega a los pozos productores. Esto se debe a que, si se continúa la producción después de este punto, el fluido producido será exclusivamente el fluido que está siendo inyectado (ya sea agua o gas).

Justificación Técnica del Factor de Recuperación Suplementaria (FRS)

Para obtener un **Factor de Recuperación Suplementaria (FRS) real**, es imprescindible considerar la multiplicación de la **Eficiencia de Desplazamiento (ED)**, la **Eficiencia Areal (EA)** y la **Eficiencia Vertical (EV)**. Esto se debe a que el yacimiento es inherentemente **heterogéneo**, las permeabilidades son diferentes y la movilidad del fluido no es ideal.

El FRS es un producto de estas eficiencias porque:

• La **ED** cuantifica cuánto petróleo es desplazado a nivel microscópico.
• La **EA** cuantifica cuánto del área total del yacimiento es barrida horizontalmente.
• La **EV** cuantifica cuánto del espesor total del yacimiento es barrido verticalmente.

Se necesita conocer el desplazamiento real de cada fluido por cada capa presente en el medio poroso para así obtener un FRS real que refleje el comportamiento de cada fluido en cada capa.