Este documento describe el método de balance de materiales para estimar los volúmenes iniciales de hidrocarburos en un yacimiento y predecir su comportamiento durante la producción. El método se basa en la ley de conservación de la masa y supone que el volumen poroso permanece constante o cambia de manera predecible. Se utiliza para calcular volúmenes de hidrocarburos originales, a cualquier tiempo de producción y la recuperación total. Requiere datos PVT iniciales, historia de presiones y producción detallada.

1. IG. YULEISY CRISTIA CAÑIZARES
Escuela de Ingeniería de Petróleo –
MÉTODO DE BALANCE DE MATERIALES
Este método se usará y será aceptable para calcular los volúmenes de hidrocarburos originalmente en
sitio y los probables mecanismos de producción del yacimiento, cuando exista suficiente información
específica y precisa de los fluidos (petróleo, gas y agu
información PVT representativa de las condiciones iniciales del yacimiento. Se debe tomar en cuenta
para que estos datos sean confiables, el yacimiento debe haber alcanzado un estado semiestable, es
decir, las presiones transientes deben haber afectado buena parte del sistema de roca y fluidos, lo cual
suele lograrse al producir al menos un 10% de los hidrocarburos originalmente en sitio.
materiales es comúnmente utilizado para cotejar con los hidrocar
con los resultados obtenidos por el
recuperable.
Este método parte del principio de que cada volumen poroso de un yacimiento permanece constante,
o cambia con la presión del yacimiento de manera pronosticable, cuando de dicho yacimiento se
produce petróleo, agua y/o gas. En general, el método de balance de materiales para estimación de
reservas está basado en la ley de conservación de la masa; y en su forma más simpl
volumen inicial de fluidos en el yacimiento es igual al volumen de fluidos remanente en dicho
yacimiento más el volumen de fluidos extraídos menos el posible volumen de agua que pudo haber
entrado al mismo, medidos a las mismas condicio
El balance de materiales no es más que el enfoque como un balance de masa que se le da al análisis
sistemático de yacimientos productores
analizar yacimientos de petróleo como para yacimientos de gas natural.
BALANCE DE MATERIALES PARA YACIMIENTOS DE PETRÓLEO
La ecuación generalizada de balance de materiales (EGBM) supone al yacimi
control en el cual se cumple la relación:
= +
Así, tomando en cuenta los factores que intervienen en el análisis de yacimientos de hidrocarburos, la
EGBM se expresa como:
Producción neta del yacimiento
(petróleo, gas y agua)
CRISTIA CAÑIZARES
– UDO Monagas
UNIDAD III. BALANCE DE MATERIALES
MÉTODO DE BALANCE DE MATERIALES
Este método se usará y será aceptable para calcular los volúmenes de hidrocarburos originalmente en
sitio y los probables mecanismos de producción del yacimiento, cuando exista suficiente información
específica y precisa de los fluidos (petróleo, gas y agua), historia de las presiones de fondo e
información PVT representativa de las condiciones iniciales del yacimiento. Se debe tomar en cuenta
para que estos datos sean confiables, el yacimiento debe haber alcanzado un estado semiestable, es
ones transientes deben haber afectado buena parte del sistema de roca y fluidos, lo cual
suele lograrse al producir al menos un 10% de los hidrocarburos originalmente en sitio.
materiales es comúnmente utilizado para cotejar con los hidrocarburos originales en sitio estimados
por el método volumétrico, así como para predecir el petróleo
Este método parte del principio de que cada volumen poroso de un yacimiento permanece constante,
esión del yacimiento de manera pronosticable, cuando de dicho yacimiento se
produce petróleo, agua y/o gas. En general, el método de balance de materiales para estimación de
reservas está basado en la ley de conservación de la masa; y en su forma más simpl
volumen inicial de fluidos en el yacimiento es igual al volumen de fluidos remanente en dicho
yacimiento más el volumen de fluidos extraídos menos el posible volumen de agua que pudo haber
entrado al mismo, medidos a las mismas condiciones de presión y temperatura.
El balance de materiales no es más que el enfoque como un balance de masa que se le da al análisis
sistemático de yacimientos productores de hidrocarburos. Este método puede emplearse tanto para
analizar yacimientos de petróleo como para yacimientos de gas natural.
BALANCE DE MATERIALES PARA YACIMIENTOS DE PETRÓLEO
La ecuación generalizada de balance de materiales (EGBM) supone al yacimiento como un volumen de
control en el cual se cumple la relación:
= +
Así, tomando en cuenta los factores que intervienen en el análisis de yacimientos de hidrocarburos, la
Expansión del petróleo y gas
libre originalmente en sitio
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YACIMIENTO I
UNIDAD III. BALANCE DE MATERIALES
Este método se usará y será aceptable para calcular los volúmenes de hidrocarburos originalmente en
sitio y los probables mecanismos de producción del yacimiento, cuando exista suficiente información
a), historia de las presiones de fondo e
información PVT representativa de las condiciones iniciales del yacimiento. Se debe tomar en cuenta
para que estos datos sean confiables, el yacimiento debe haber alcanzado un estado semiestable, es
ones transientes deben haber afectado buena parte del sistema de roca y fluidos, lo cual
suele lograrse al producir al menos un 10% de los hidrocarburos originalmente en sitio. El balance de
buros originales en sitio estimados
predecir el petróleo
Este método parte del principio de que cada volumen poroso de un yacimiento permanece constante,
esión del yacimiento de manera pronosticable, cuando de dicho yacimiento se
produce petróleo, agua y/o gas. En general, el método de balance de materiales para estimación de
reservas está basado en la ley de conservación de la masa; y en su forma más simple, establece que el
volumen inicial de fluidos en el yacimiento es igual al volumen de fluidos remanente en dicho
yacimiento más el volumen de fluidos extraídos menos el posible volumen de agua que pudo haber
El balance de materiales no es más que el enfoque como un balance de masa que se le da al análisis
de hidrocarburos. Este método puede emplearse tanto para
ento como un volumen de
Así, tomando en cuenta los factores que intervienen en el análisis de yacimientos de hidrocarburos, la
Influjo de Agua

2. IG. YULEISY CRISTIA CAÑIZARES
Escuela de Ingeniería de Petróleo –
gi
g
gi
ti
ti
t B
B
B
mB
B
B
+
+
−
+
− 1
(
)
(
)
(
Donde se utilizan algunos de los siguientes términos:
N = Volumen inicial de petróleo (BN)
G = Volumen de gas inicial (PCN)
W = Volumen de agua inicial (BY)
Bo = Factor volumétrico del petróleo (BY/BN)
Bg = Factor volumétrico del gas (BY/PCN)
Bw = Factor volumétrico del agua (BY/BN)
Bt = Factor volumétrico bifásico (BY/BN)
So = Saturación de petróleo (fracción)
Sw = Saturación de agua (fracción)
Co = Compresibilidad del petróleo (lpc-1
Cf = Compresibilidad de la formación (lpc
Cw = Compresibilidad del agua de formación (lpc
OBJETIVOS DEL BALANCE DE MATERIALES
La ecuación general de balance de materiales se aplica con la finalidad de:
• Estimar los volúmenes iniciales de hidrocarburos en el yacimiento (GOES y POES).
• Calcular los volúmenes de hidrocarburos a cualquier tiempo durante el agotamiento del
yacimiento.
• Predecir el comportamiento futuro de los hidrocarburos y la recuperación total de los mismos.
SUPOSICIONES PARA APLICAR BALANCE DE MATERIALES
Con la finalidad de simplificar las ecuaciones a utilizar el método de balance de materiales presenta las
siguientes suposiciones y consideraciones:
Expansión
del petróleo
Expansión
del gas libre
Expansión del agua y
reducción de volumen
CRISTIA CAÑIZARES
– UDO Monagas
UNIDAD III. BALANCE DE MATERIALES
p
t
p
e
wi
f
wi
w
ti R
B
W
P
S
C
S
C
B
m −
+
=
+
∆








−
+
+ (
(
1
)
Donde se utilizan algunos de los siguientes términos:
Bo = Factor volumétrico del petróleo (BY/BN)
= Factor volumétrico del gas (BY/PCN)
= Factor volumétrico del agua (BY/BN)
= Factor volumétrico bifásico (BY/BN)
1
)
Cf = Compresibilidad de la formación (lpc-1
)
Cw = Compresibilidad del agua de formación (lpc-1
)
We = Influjo acumulado de agua (BY)
Vf= Volumen poroso (BY)
∆P= Diferencial de presión (lpc-1
)
Np = Volumen de petróleo producido acumulado (BN)
Gp = Volumen de gas producido acumulado (PCN)
Wp = Volumen de agua producida acumulada (BN)
Rs = Relación gas-petróleo en solución (PCN/BN)
Rp = Relación gas-petróleo producid
(PCN/BN)
m = relación entre el volumen poroso inicial de la capa
de gas y el volumen poroso inicial de la columna
de petróleo (adimensional)
OBJETIVOS DEL BALANCE DE MATERIALES
La ecuación general de balance de materiales se aplica con la finalidad de:
Estimar los volúmenes iniciales de hidrocarburos en el yacimiento (GOES y POES).
e hidrocarburos a cualquier tiempo durante el agotamiento del
Predecir el comportamiento futuro de los hidrocarburos y la recuperación total de los mismos.
SUPOSICIONES PARA APLICAR BALANCE DE MATERIALES
ecuaciones a utilizar el método de balance de materiales presenta las
siguientes suposiciones y consideraciones:
Expansión del agua y
reducción de volumen
poroso
Influjo
de agua
Producción
combinada de
petróleo y gas
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YACIMIENTO I
UNIDAD III. BALANCE DE MATERIALES
w
p
g
si B
W
B
R +
− )
)
= Influjo acumulado de agua (BY)
Np = Volumen de petróleo producido acumulado (BN)
Gp = Volumen de gas producido acumulado (PCN)
Wp = Volumen de agua producida acumulada (BN)
petróleo en solución (PCN/BN)
petróleo producida acumulada
relación entre el volumen poroso inicial de la capa
de gas y el volumen poroso inicial de la columna
Estimar los volúmenes iniciales de hidrocarburos en el yacimiento (GOES y POES).
e hidrocarburos a cualquier tiempo durante el agotamiento del
Predecir el comportamiento futuro de los hidrocarburos y la recuperación total de los mismos.
ecuaciones a utilizar el método de balance de materiales presenta las
Producción
combinada de
petróleo y gas
Producción
de agua

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Escuela de Ingeniería de Petróleo –
Volumen poroso del yacimiento
• En yacimientos de gas seco, el espacio poroso estará ocupado por el gas y el agua
connata.
• En yacimientos subsaturados, el espacio poroso estará ocupado por petróleo y agua
connata.
• En yacimientos saturados con capa de gas, el espacio poroso estará ocupado por
petróleo, gas libre y agua connata.
El petróleo y el gas existente se encuentran siem
existentes en el yacimiento.
Los datos PVT disponibles o estimados simulan el comportamiento dentro del yacimiento y
relacionan la producción superficial al vaciamiento del yacimiento.
El mecanismo de producción expansión de agua
despreciable en yacimientos saturados.
Se considera el factor volumétrico del agua igual a uno (Bw=1,0
en solución igual a cero (Rsw=
La temperatura del yacimiento se considera constante.
FUENTES DE INFORMACIÓN PARA LA APLICACIÓN DE BALANCE DE MATERIALES
Los datos utilizados para una aplicación confiable de la EGBM incluyen:
Análisis PVT representativos de las muestras de fluidos a las condiciones iniciales del yacimiento
(dicho análisis debe evaluarse a la presión estática promedio del yacimiento).
Historia confiable de la presión estática de fondo de los pozos en el yacimiento.
Información detallada de la producción mensual de petróleo, gas y agua.
Dependiendo de las circunstancias, la compresibilidad de la formación en función de la presión
neta de sobrecarga.
APLICACIONES DEL BALANCE DE MATERIALES
La ecuación general de balance de
aplicaciones:
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UNIDAD III. BALANCE DE MATERIALES
del yacimiento constante:
En yacimientos de gas seco, el espacio poroso estará ocupado por el gas y el agua
En yacimientos subsaturados, el espacio poroso estará ocupado por petróleo y agua
En yacimientos saturados con capa de gas, el espacio poroso estará ocupado por
petróleo, gas libre y agua connata.
El petróleo y el gas existente se encuentran siempre en equilibrio a la temperatura y presión
Los datos PVT disponibles o estimados simulan el comportamiento dentro del yacimiento y
relacionan la producción superficial al vaciamiento del yacimiento.
ión expansión de agua y reducción del volumen poroso se supone
despreciable en yacimientos saturados.
Se considera el factor volumétrico del agua igual a uno (Bw=1,0 BY/BN) y la relación agua
en solución igual a cero (Rsw= 0 PCN/BN).
del yacimiento se considera constante.
FUENTES DE INFORMACIÓN PARA LA APLICACIÓN DE BALANCE DE MATERIALES
Los datos utilizados para una aplicación confiable de la EGBM incluyen:
representativos de las muestras de fluidos a las condiciones iniciales del yacimiento
(dicho análisis debe evaluarse a la presión estática promedio del yacimiento).
Historia confiable de la presión estática de fondo de los pozos en el yacimiento.
ación detallada de la producción mensual de petróleo, gas y agua.
Dependiendo de las circunstancias, la compresibilidad de la formación en función de la presión
APLICACIONES DEL BALANCE DE MATERIALES
La ecuación general de balance de materiales para el estudio de yacimientos tiene las siguientes
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YACIMIENTO I
III. BALANCE DE MATERIALES
En yacimientos de gas seco, el espacio poroso estará ocupado por el gas y el agua
En yacimientos subsaturados, el espacio poroso estará ocupado por petróleo y agua
En yacimientos saturados con capa de gas, el espacio poroso estará ocupado por
pre en equilibrio a la temperatura y presión
Los datos PVT disponibles o estimados simulan el comportamiento dentro del yacimiento y
y reducción del volumen poroso se supone
) y la relación agua-gas
representativos de las muestras de fluidos a las condiciones iniciales del yacimiento
(dicho análisis debe evaluarse a la presión estática promedio del yacimiento).
Historia confiable de la presión estática de fondo de los pozos en el yacimiento.
Dependiendo de las circunstancias, la compresibilidad de la formación en función de la presión
materiales para el estudio de yacimientos tiene las siguientes

4. IG. YULEISY CRISTIA CAÑIZARES
Escuela de Ingeniería de Petróleo –
Hacer estudios de agotamiento.
Determinar los volúmenes de hidrocarburos originalmente en sitio (POES y GOES) y c
los cálculos volumétricos.
Verificar las posibles extensiones de un campo donde la cantidad de petróleo en el yacimiento
resulta mayor que los cálculos volumétricos.
Determinar la presencia de intrusión de agua y su tasa de intrusión.
Verificar la existencia de una capa de gas.
LIMITACIONES PARA APLICAR BALANCE DE MATERIALES
La EGBM permite obtener resultados confiables cuando:
La arena no se encuentra en comunicación hidráulica con otras arenas de mayor o menor
presión.
No existen grandes gradientes de presión a través del yacimiento a un tiempo dado,
implica que las presiones del yacimiento se encuentran en equilibrio.
Se dispone de datos confiables de tasas de producción, volúmenes acumulados de fluidos
producidos y presiones del yacimiento.
El gas en solución en el agua connata es despreciabl
Las condiciones de yacimiento que limitan la confiabilidad de un estimado, logrado mediante la
aplicación del método de balance de materiales, incluye las siguientes:
Un fuerte empuje por agua o una capa inicial de gran tamaño que mantenga la presión
yacimiento cerca de su valor inicial.
Yacimientos arealmente extensos cuya área desarrollada
desarrollo y producción.
Yacimientos arealmente extensos con transmisibilidades bajas.
Yacimientos muy heterogéneos
permeabilidad, o yacimientos fracturados.
Yacimientos con variaciones espaciales significativas en las propiedades iniciales de los fluidos,
especialmente en aquellos con variaciones iniciales
presión de burbujeo.
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– UDO Monagas
UNIDAD III. BALANCE DE MATERIALES
Hacer estudios de agotamiento.
Determinar los volúmenes de hidrocarburos originalmente en sitio (POES y GOES) y c
extensiones de un campo donde la cantidad de petróleo en el yacimiento
resulta mayor que los cálculos volumétricos.
Determinar la presencia de intrusión de agua y su tasa de intrusión.
Verificar la existencia de una capa de gas.
BALANCE DE MATERIALES
La EGBM permite obtener resultados confiables cuando:
La arena no se encuentra en comunicación hidráulica con otras arenas de mayor o menor
No existen grandes gradientes de presión a través del yacimiento a un tiempo dado,
implica que las presiones del yacimiento se encuentran en equilibrio.
Se dispone de datos confiables de tasas de producción, volúmenes acumulados de fluidos
producidos y presiones del yacimiento.
El gas en solución en el agua connata es despreciable.
Las condiciones de yacimiento que limitan la confiabilidad de un estimado, logrado mediante la
aplicación del método de balance de materiales, incluye las siguientes:
Un fuerte empuje por agua o una capa inicial de gran tamaño que mantenga la presión
yacimiento cerca de su valor inicial.
Yacimientos arealmente extensos cuya área desarrollada es diferente en las distintas etapas de
Yacimientos arealmente extensos con transmisibilidades bajas.
Yacimientos muy heterogéneos con zonas de alta permeabilidad intercaladas con zonas de baja
permeabilidad, o yacimientos fracturados.
Yacimientos con variaciones espaciales significativas en las propiedades iniciales de los fluidos,
especialmente en aquellos con variaciones iniciales de las relaciones gas petróleo y de la
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YACIMIENTO I
III. BALANCE DE MATERIALES
Determinar los volúmenes de hidrocarburos originalmente en sitio (POES y GOES) y confirmar
extensiones de un campo donde la cantidad de petróleo en el yacimiento
La arena no se encuentra en comunicación hidráulica con otras arenas de mayor o menor
No existen grandes gradientes de presión a través del yacimiento a un tiempo dado, lo cual
Se dispone de datos confiables de tasas de producción, volúmenes acumulados de fluidos
Las condiciones de yacimiento que limitan la confiabilidad de un estimado, logrado mediante la
Un fuerte empuje por agua o una capa inicial de gran tamaño que mantenga la presión del
es diferente en las distintas etapas de
con zonas de alta permeabilidad intercaladas con zonas de baja
Yacimientos con variaciones espaciales significativas en las propiedades iniciales de los fluidos,
de las relaciones gas petróleo y de la