UNIDAD II. - Conceptos PVT y Comportamiento de Fase PDF

 

INGENIERÍA PETROLERA

 

TURNO FIN DE SEMANA OCTAVO SEMESTRE YACIMIENTOS DE GAS Y CONDENSADOS

UNIDAD II.

CONCEPTOS PVT Y DOCENTE: Dr Dr.. Boris Chako Tchamabe

COMPORTAMIENTO DE COMPORTAMIENTO FASE

E MAIL: boris.chako [email protected] @cidesi.edu.mx  

CONCEPTOS CONC EPTOS PVT Y COMPORT COMPO RT MIENTO DE F SE

Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Gene Ge nerral alme men nte te,, cuan cuando do se desc descub ubrre un

Un análisis PVT   consiste en un conjunto de

nuev nu evo o ya yaci cimi mien ento to,, uno uno de lo loss pr prim imer eros os composició ción n de los flu fluido idoss anális anál isis is es la   composi que qu e se encu encuen entr tran an en el mi mism smo o, con el objetivo de: ➔ sa sabe berr como es el com ompo porrtami mie ento termodinámico (Presión y Temperatura) a las condiciones de yacimiento yacimiento, y

pruebas prueb as de labor laborat atori orio o que que determ determina inan n las propiedades de los fluidos de un reservorio de petrolero petroler o y sus variaciones con la presión.

➔ como

este varía en su camino a superficie, hasta llegar a la separación. separación.

Este estudio relaciona tres parámetr parámetros os básicos: • Presión • Volumen • Temperatura

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Estos parámetros son los que gobiernan en gran parte el comportamiento de la producción de un reserv res ervori orio o pet petrol rolero ero y con consis siste te en sim simula ularr en labo laborrat ator orio io el ag agot otam amie ient nto o de pr pres esió ión n de un yacimiento.

Las técnicas usadas en el laboratorio deben simular deben  simular loss ti lo tipo poss de se sepa parrac ació ión n ga gass-li liqu quid ido o du durran ante te la producción de gas condensado desde el yacimiento hasta los separadores. separadores. Los estudios PVT estudios PVT están  están diseñados para representar el

D urante lasse p ruebas econstantes l volumeny solo y se la temperatura mantienen hace variar la presión.

comportamiento de los fluidos de yacimiento en las etapa et apass nor normal males es de ex explo plota tació ción n de ya yacim cimien iento tos. s.

En consecuencia resulta muy importante comprender la representatividad de los estudios de laboratorio para los distintos tipos de yacimiento y de fluidos.

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y

Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT

termodinámicas Importancia Import ancia del análisi análisiss PVT PVT

Objetivos de la realización de los análisis PVT ➔ Determinar las propiedades de los fluidos

del yacimiento ➔ Determinar las caídas de presión ➔ Determinar el comportamiento yacimiento

del

➔ Estimar reservas ➔ De Dete termi rminar nar la re rent ntab abili ilidad dad de un nu nuev evo o

pozo o el desarrollo de un nuevo campo

Los anál ális isis is PV PVT T son pa part rte e fu fund ndam amen enta tall en la Los an caract car acteri erizac zación ión y en la ade adecua cuada da exp explota lotación ción y mantenimiento de un yacimiento petrolero. La

información

obtenida

es

vital

para

la

evaluación de reservas, reservas, en el desarrollo el  desarrollo optimo de un plan de recobro, y la  determinación de la cantidad y calidad de los fluidos producidos.

El ob obje jeti tivo vo pr prin inci cipa pall de las las pr prue ueba bass PV PVT T es   determ determina inarr la re relac lación ión vol volumé umétri trica ca de las fa fases ses de desde sde con ondi dici cion one es de yaci cimi mien entto ha hassta las con ond dicio icion nes de su supe perrfi fici cie e y tambi bié én deter erm mina narr la solubilidad del gas en el crudo.

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Importancia Import ancia del análisi análisiss PVT PVT Los análisis PVT son parte fundamental en la caracterización y en la adecuada explo lottació ión n y mantenim imiiento de un yacimiento petrolero.

Las principales propiedades que pueden ser obtenidas en un estudio PVT son:

La in inffor orma mació ción n ob obte tenid nida a es vi vita tall pa para ra la evaluac ev aluación ión de rese reserva rvass, en el   desarrollo opti timo mo de un pla lan n de rec eco obr bro o, y l a determinación de la cantidad y calidad de

• Coeficiente de compresibilidad isotérmica. Co

los fluidos producidos.

• Factor volumétrico de formación del aceite. Bo • Relación Gas en Solución. Rs • Densidad del gas y del aceite. pg pg y  y po • Factor volumétrico de formación del gas. Bg • Factor de compresibilidad del gas. Z

 

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Importancia análisiss PVT PVT Import ancia del análisi Partiendo de losque resultados de estospara estudios, losyacimient diversos o. parámetros y metodologías se desarrollarán ponerdeterminar a produc producir ir el yacimiento. El muestreo de fluidos se realiza al principio de la vida productiv productiva a del yacimiento yacimiento.. Existen dos formas de recolectar las muestras de fluidos: -   Muestreo de fondo. -   Muestreo por recombinación superficial

 

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termodinámicas Para ara tener ener la cer certez eza a de qu que e el mues estr treo eo es

Importancia análisiss PVT PVT Import ancia del análisi

representativo, se hace una validación exhaustiva toma to mand ndo o en cu cuen entta to todo doss lo loss par parámet ámetrros de dell

Una vez que se determina el estado del

yacimiento medidos durante la toma de muestras

fluido presente en el yacimiento a través

como son:

de lo loss es estu tudi dios os ex expe peri rime ment ntal ales es pa parra fluidos de yacimiento(PVT), se procede a recopilar y estudiar toda la información acerca

del

comportamiento

de

los

mismos en función de las variaciones de la presión, temperatura y volumen.

-

         

Presión estática del yacimien yacimiento to Presión fluyendo Presión y temperatura a la cabeza del pozo pozo Presión y temperatura del separador Gastos de líquido y gas en el separador, así

como el líquido en el tanque encogimiento o del aceite -   Factor de encogimient

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

La caracterización de mezclas de hidrocarburos fluidos y la evaluación de su rendimiento volumétrico en varios niveles se hacen por estudios precisos en laboratorio en laboratorio de PVT y balance de fase de la mezcla mezcla..

La cantidad cantidad de dato datoss dese deseada ada determi determina na por el núme número ro de prue pruebas bas realizadas en el laboratorio. En general general,, existen existen   tres medirr tres tipos de prue pruebas bas de labo laborato ratorio rio   para medi muestras de mezclas:

Pruebas primarias en campo

simples es   pruebas Son simpl pruebas de rutina rutina   que hace en campo y que involucra la medición de la   gravedad especifica y especifica  y el ratio el ratio gas-crudo de gas-crudo de la mezcla de hidrocarburo que se produce.

Pruebas de   rutina Pruebas en laboratorio

Pruebas de rutina en laboratorio para caracterizar los fluidos del yacimiento, incluyendo: • Análisis composicional del sistema • Expansión a composición constante • Liberación diferencial • Pruebas de separador • Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales PVT en laboratorio

Son prue pruebas bas desar desarrolla rolladas das para   aplicaciones aplicaciones muy   específicas. S i u n   yacimien yacimiento to es agot agotado ado bajo inyección de gas miscible ó un gas reciclado, 02 pruebas se pueden desarrollar incluyendo: • Prueba Slim-tube • Prueba Swelling

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y

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termodinámicas Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tube

Cromatografía de gas (CG)

 

Destilación a punto de ebullición verdadero (TBP)

➔ Prueba Swelling  

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Correla orrelacion cione es volumétricas y

Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT

termodinámicas Pruebas primarias en campo

Cromatografía de gas (CG)

Pruebas de rutina en

Estos análisis son mas adecuados para la separación de los fluidos líquidos que los gases.

laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante

 

Destilación a punto de ebullición verdadero (TBP)

  Liberación diferencial

Un análisis TBP pueden así separar los compo componen nente tess de un aceite aceite estab estable le en

  Pruebas de separador

cortes de punto de ebullición.

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Estos puntos de ebullición dependen de la estructura de las moléculas del fluidos, de su compos composici ición, ón, densid densidad ad y presió presión n externa.

➔ Prueba Swelling  

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Normalmente, todo el gas liberado de una mezcla de hidrocarburos, permanece en contacto y equilibrio con la fase liquida de la que se separa y consiste en efectuar cambios en la presión del sistema variando el volumen total ocupado por la muestra. La prueba prueba de expans expansión ión a compos composici ición ón const constant ante e tambié también n co conoc nocido ido como como Separación flash   que se desarrollan en   ga gass cond condensad ensados os o aceit aceite e crudo para simular la relación de los HC´s. La prueba se lleva a cabo para determinar : Pres esió ión n de sa satu tura raci ción ón (presión de punto de rocío (Pd) o presión de ✓ Pr  punto de burbuja (Pb) ✓

Coefici Coefi cien ente tess de co comp mpre resi sibil bilid idad ad is isot otér érmi mica ca de un fluido en una sola  fase con exceso exceso de presión de saturación (Cg ó Co)

✓ ✓

Factores Facto res de co compr mpres esib ibil ilid idad ad de la fa fase se gas (z) El vo volu lume men n to tota tall de dell hi hidr droc ocar arbu buro ro en fu func nció ión n de la pr pres esió ión n (V T  )

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

El proc procedim edimient iento o expe experime rimenta ntal, l, con consiste siste en colocar una muestra de fluido (aceite o gas) en un una a celda celda PVT a pre presió sión n y tem tempe perat ratura ura de ya yaci cimi mien ento to co con n ex exce ceso so de la pres presió ión n de yacimiento inicial. La presión se reduce en pasos a temperatura constante constan te por el aislamien aislamiento to de mercurio de la celda, y el cambio en el   volum volumen en de mide de por cada cada hidro hidrocar carbur buro o tot total al   (VT), se mi incremento de presión. La presión de saturación y volumen corre corresp spond ondien iente te se ob obser serva va y reg regis istra tra,, y se ut util iliz iza a co como mo refe refere renc ncia ia el   volu volume men n de saturación (Vsat). El volumen en función de la presión de la celda, se regi registra stra como la rela relación ción del volumen volumen de referencia. Este volumen, comúnmente llamado  volumen expresa sa mate matemáti máticam camente ente relativo relat ivo (Vrel), se expre

➔ Prueba Swelling

por:

 

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Pruebas primarias en campo

El  coeficiente de compresibilidad isotérmica  de una sola fase se determina con la expresión:

Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Para sistemas de gas condensado, el factor Z, se obtiene de las propiedades determinadas experimentalmente.

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Observe que el material no hidrocarburo se aisla de la celda, por lo tanto, la composición de la mezcla de hidrocarburo total en la celda se mantiene con la composición original.

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

En los procesos de liberación diferencial, el gas en solución liberado de una muestra de aceite durante la declinación de la presión es agitado al contacto con el aceite, antes de que establezca equilibrio con la fase líquida. Este tipo de li libe bera raci ción ón se cara caract cter eriz iza a po porr la co compo mposi sici ción ón vari variad ada a del sist sistem ema a de hidrocarburo.

Los datos experimentales obtenidos de la prueba incluye: ❖   Cantidad de gas en solución como como función de la presión ❖   La disminución en en el volumen del aceite, como función de la presión. presión. ❖   Propiedade Propiedadess del gas liberado, liberado, incluyendo incluyendo la composici composición, ón, el factor factor de

compresibilidad y la gravedad específica. ❖   Densidad del aceite remanente como función de la presión.

Esta prueba prueba es es conside considera rada da para para simular simular el comporta comportamien miento to de flujo de de hidrocarburos a condiciones arriba de la saturación crítica del gas.

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Esta pr prue ueb ba se realiza con muestr mues tras as de aceite aceite e involu involucr cra a cargar una celda visual PVT con una mue una muestra tra de líq íqui uido do a la presión del punto de burbujeo y temperatura de yacimiento. La presión se reduce en pasos, comúnmente de 10 a 15 niveles de presión, todo el gas liberado se ai aisl sla a y su vo volu lume men, n, Gp, Gp, se mide bajo condiciones estándar. estándar. El volu volume men n del del acei aceite te re rema mane nent nte, e, VL, VL, tamb tambié ién n se mide mide a ca cada da ni nive vell de presión. Nota que el aceite remanente está sujeto a cambios composicionales continuos progresivamente a como se enriquezca enriqu ezca con componentes pesados.

➔ Prueba Swelling  

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial

Pasos para realizar la prueba Los procedimientos de laboratorio para realizar la liberación diferencial y flash para para el propósit propósito o de gener generar ar la relaci relación ón Bo y Rs son cons consider ideradas adas apro ap roxi xima maci cion ones es a la re relac lació ión n actu actual al.. Ot Otro ro tipo tipo de pr prue ueba ba llam llamad ado o “com composit posite e liber liberation ation   test”,   ha sido sido su suge geri rida da por por Do Dods dson on,, Go Good odwi will ll y Mayer (1953) y representa una combinación de procesos de liberación diferencial difere ncial y flash.

  Pruebas de separador

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

La prueba  Dodson,   pro provee vee una me mejor jor descri descripció pción n de la relación PV PVT T. El procedimiento experimental para “composite liberation”,   propuesta por Dodson et al,. Se resume en los siguientes pasos.

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo

Pasos para realizar la prueba Paso 1. Una 1.  Una gran muestra de fluido representativa se coloca dentro de

Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

una celda a una presión más alta que la presión del punto de burbujeo. Ento En tonc nces es,, la te temp mper erat atur ura a de la ce celd lda a se el elev eva a a la temp temper erat atur ura a de yacimiento. Paso 2. La 2.  La presión se reduce en pasos por remoción del mercurio de la celda y el cambio en el volumen del aceite se registra. El proceso se repite hasta que el punto de burbujeo es alcanzado. Paso 3.   Un vol Paso volum umen en peq pequeñ ueño o med medido ido cui cuidad dadosa osame ment nte e del ace aceite ite es rem emov ovid ido o de la ce celd lda a a pr pres esió ión n cons consta tant nte e y flas flashe head ada a a pr pres esió ión n y temperatura igual a aquellas en los separadores de superficie y tanque stock. El volumen del gas gas liberado y volume volumen n del stock tank de aceite son medidos. med idos. El fac factor tor de volu volumen men de form formación ación,, Bo. y Rs, son calc calculado uladoss de

➔ Prueba Swelling

los volumenes medidos.

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Pruebas de separador

Pasos para realizar la prueba Paso 4.  El volumen del aceite remanente en la celda permite su expansión por la disminución de la presión y el gas envuelto se remueve, como en la liberación diferencial.

Paso 5.   Siguiendo el gas removido, el paso 3 se repite y Bo y Rs son calculadosPaso 6. Los pasos 3 al 5 son repetidos a progresivamente a varias presiones de yacimiento más bajas para asegurar una relación completa PVT. PVT.

Depleción a volumen constante

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio

Observe que este tipo de test, mientras represente más exactamente el compor comporta tamie miento nto PVT de los sistem sistemas as hidroc hidrocarb arburo uross compl complejo ejos, s, es más difícil y costoso desarrollar otra prueba de liberación. Consecuentemente,

➔ Prueba Slim-tuve

estos experimentos no son comúnmente incluidos en un análisis de rutina apropiado.

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo

•

Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional

•

  Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante

  Una predicción predicción del desarrollo desarrollo  de depleción de presión de un yacimiento de gas condensado es necesario  para determinar las reservas y evaluar los métodos de separación del campo.   El desarrollo de predicción  también se usa en el planeo de operaciones futuras y estudiar lo económico de los proyectos para incrementar la recuperación del líquido por gas ciclado . Tales predicciones pueden ser desarrolladas con ayuda de los datos experimentales colectados por llevar una Depleción una  Depleción a Volumen Volumen Constante.

  Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

•

  Estas pruebas pruebas se desarrollan desarrollan en en una muestra muestra de de fluido de tal tal forma que simule la depleción del yacimiento actual, asumiendo que el líquido retrógra retróg rado do aparece aparece durant durante e la producc producción ión que queda queda inmóvil  inmóvil    en el yacimiento.

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio

•

  Las pruebas pruebas DVC proveen proveen 5 medidas de laborato laboratorio rio important importantes es que puede pue den n us usar arse se en una vari varied edad ad de pr pred edic icci cion ones es de ingen ingenie ierí ría a de yacimientos:

Presión del punto de rocío Cambios de composición de la fase gas con depleción de presión. Factor de compresibilidad compresibilidad a presión y temperatura de yacimiento. Recuperación de hidrocarburos originales en el lugar a cualquier presión.

Acumulación de condensado retrógrado , que es, saturación del líquido. ➔ Prueba Slim-tuve

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante

Pasos para realizar la prueba muestra represent representativ ativa a del fluido 1.   Una cantidad medida de m   de   una muestra original con una conocida comoposición total de   Zi se carga a una celda PVT visual a la presión de rocío,  Pd  . La  .  La temperatura de la celda PVT se mantiene a la temperatura del yacimiento, T , en todo el experimiento. El volumen inicial, Vi , del fluido saturado se usa como el volumen de referencia. referencia.

  Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

2. El factor de compresibilidad de gas inicial se calcula de la ecuación de gas real.

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional

Pasos para realizar la prueba 3. La pr pres esió ión n de la celd celda a re reduc duce e de la pr pres esió ión n de sa satur turac ació ión n a un ni nive vell predeterminado, P . Esto puede lograrse retirando mercurio de la celda, como se ilustra en el dibujo sección B.

  Expansión a composición constante   Liberación diferencial

Durante el proceso, se forma una segunda fase (líquido retrógrado). retrógrado).

  Depleción a volumen constante

El fluido en la celda causa el equilibrio y el volumen total, Vt , y volumen del líquido retrógrado, Vl , son medidos visualmente. Este volumen retrógrado se reporta como un porcentaje del volumen inicial, Vi :

  Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Este valor puede ser convertido a saturación satu ración de condensado en presencia de saturación de agua por:

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial

Pasos para realizar la prueba 4. El mercurio se reinyecta en la celda PVT a presión constante P  mientras   mientras un equivalente de volumen de gas se aisla. Cuando el volumen inicial, Vi , es alcanz alc anzado ado,, la inyecc inyección ión de mercur mercurio io cesa, cesa, como como se muestr muestra a en la figura figura sección “C” “C”.. El volumen de gas aislado se mide a condiciones de la celda y se yacimiento de gas, registra como (V ggpp )PT . Este paso simula una producción de yacimiento con liquido retrogrado  “remanente inmóvil” en inmóvil”  en el yacimiento.

  Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

5. El gas aislado se carga a un equipo analizador donde su composición,  Y ii ,  se determina y su volumen se mide a condiciones estándar y registra como (V ggpp )SC . Los moles correspondientes de gas producido pueden calcularse de la expresión:

➔ Prueba Swelling  

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Pruebas primarias en campo

Pasos para realizar la prueba 6. El factor de compresibilidad compresibilidad de la fase de gas a presión y temperatura temperatura de

Pruebas de rutina en laboratorio

celda se calcula por: Donde

  Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante

Combin Comb inan ando do amba ambass compresibilidad Z da:

ec ecua uaci cion one es

y

resol solvien viendo do

par para

el

fac acto torr

de

  Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio

Otra Otr a propie propiedad, dad, el   facto también én es factorr de   compres compresibi ibilid lidad ad de dos fases fases,, tambi

➔ Prueba Slim-tuve

calculado. Este factor representa la compresibilidad total de todo el fluido remanente ( gas y liquido retrogrado) en la celda y se calcula de la ley de gas

➔ Prueba Swelling

real.

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo

Pasos para realizar la prueba

Pruebas de rutina en laboratorio

7. El volumen de gas producido como un porcentaje de gas inicial en lugar se calcula por la división del volumen acumulativo del gas producido por el gas inicial en el lugar, lugar, ambos a condiciones estándar:

  Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Este procedimiento experimental se repite varias veces hasta que una presión mínima de prueba es alcanzada, alcanzada, después de que la cantidad cantidad y la composición composición de gas y liquido retrógrado retrógrado remanente en la celda son determinadas.

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Este procedimiento de prueba también puede ser llevado en una muestra de aceite volátil. volátil. En este caso la celda PVT inicialmente inicialmente con contiene tiene liquido, liquido, en vez

➔ Prueba Swelling

de gas, a su presión de punto de burbujeo b urbujeo

 

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial

En pocas palabras son pruebas de liberación instantánea realizadas en un separador para cuantificar para  cuantificar efecto de las condiciones de separación (presión y temperatura) en temperatura) en superficie sobre las propiedades del crudo crudo.. Este tipo de pruebas p ruebas se efectúa para determinar las condiciones optimas de operaciones a las cuales deben manejarse los separadores de las estaciones de recolecc recolección. ión.

  Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Las muestras del fluido del yacimiento pasan por una o varias etapas de separación cambiando las condiciones de presión y temperatura. Como resultado se obtiene un juego de valores para estas parámetros, con los cuales se tendrá la máxima recuperación de líquidos en el tanque de almacenamiento.

➔ Prueba Swelling  

CONCEPTOS CONC EPTOS PVT Y COMPORT COMPO RT MIENTO DE F SE

Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante

El pr pro oce ces so de es esta ta pr pru ueba co con nsi sist ste e en pa pasa sarr a tr tra avés de un separ sep arad ador or par para a lue luego go ex expan pandir dir a pre presió sión n at atmos mosfé féric rica a la mu muest estra ra de cru crudo do sat satur urado ado a la te tempe mpera ratur tura a del ya yacim cimien iento to y pre presió sión n de burbujeo. Cuando cambia Cuando cambia la pre presió sión n en el se separ parado adorr es po posib sible le ob obten tener erse se una presión tal que se produzca mayor cantidad de líquido, mayor gravedad API del crudo y menor factor volumétrico de formación de del l pe petr tró óle leo; o; es esta ta pr pres esió ión n es de deno nomi mina nada da pr pres esió ión n óp ópti tima ma de separación.

  Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

Al finalizar esta prueba se tienen los siguientes resultados: factor volumétrico de formación del petróleo, relación gas   –  petróleo en soluci sol ución, ón, gr grav aveda edad d API del pe petró tróleo leo de tan tanque que,, co compo mposic sición ión del gas que se separa y la gravedad específica del gas separado y del

tanque ➔ Prueba Swelling  

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Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo

Limitaciones ➔ En la lass pr prue ueba bass de se sepa parrac ació ión n di differ eren enci cial al is isoo-vo volu lume metr tric ico o   NO

Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas  especiales  PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tuve

simulan la producción de condensado del yacimiento de gas condensado rico (alta condensaciónretrógrado retrógrada). ➔ Se  dificulta la Se dificulta  la selección de una muestra representativa del fluido

original del yacimient yacimiento. o. Llev var la in info form rmac ació ión n ob obte teni nida da en la labo borrat ator orio io al ca camp mpo o de debe be ➔ Lle cuidado ya que pequeños errores en las pruebas hacerse con sumo con sumo cuidado ya producen graves errores en la predicción del yacimiento de gas condensado.

posi sibl ble e   con exa exactit ctitud ud det determin erminar ar exp experime erimenta ntalmen lmente te el ➔ No es po

➔ Prueba Swelling

efecto de la presión, temperatura a las condiciones operacionales de los separadores, debido al tamaño de la celda de laboratorio.

 

CONCEPTOS CONC EPTOS PVT Y COMPORT COMPO RT MIENTO DE F SE

Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio

Las pruebas Slim-tuve o pruebas de tubo capilar   se realiza cuando se dese de sea a ef efec ectu tuar ar un una a re recu cuper perac ació ión n po porr   desplazamie desplazamiento nto misci miscible ble   con inyección cuando el encontrar fluido inyectado miscible de con el del yacimiento.deEsgas, de alto interés cuandono un es yacimiento aceite y el gas inyección son miscibles a la presión actual del yacimiento. Consiste en alimentar un tubo delgado por dos contenedores: uno de aceite y aceite  y uno de gas de gas.. Primero se satura el tubo con aceite, y se toma registro de  P, V, y T  T   del sistema. Después el gas es forzado a través del tubo con el propósito de desplazar el aceite. La recuperación se define como la relación entre el volumen de aceite producido y el volumen alimentado al tubo. Si la recuperación es al menos 90 %, se dice que el aceite y el gas son

➔ Prueba Slim tuve

miscibles.

➔ Prueba Swelling  

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante

La prueba swelling o prueba de hinchamiento   se realiza en muestra muestr a de gas condensado o aceite crudo. El propósito de este experimento es determinar es determinar el grado al cual el gas de inyección propuesto se disolverá en la mezcla de hidrocarburo.. hidrocarburo

  Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Loss dat Lo datos que que pued pueden en obt obten ener erse se incl incluy uye e la rel elac ació ión n de la presión de saturación y el volumen de gas inyectado.

Pruebas especiales PVT en laboratorio

El volumen de la mezcla de fluidos saturado comparado con el

➔ Prueba Slim-tube

volumen del fluido saturad s aturado o original.

➔ Prueba Swelling  

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tube

La prueba consiste con una muestra de aceite de yacimiento en su punto de saturación en una celda PVT con temperatura similar a la del yacimiento. Después se transfiere gas de inyección a la celda PVT. Posteriorm Poster iorment ente e la pre presión sión se incr incremen ementa, ta, mant mantenie eniendo ndo una tem temper peratur atura a cons co nsta tant nte e ha hast sta a qu que e el ga gass se di disu suel elve ve.. Cu Cuan ando do la ul ulti tima ma la bu burb rbuj uja a desaparece, la nueva mezcla de la celda (aceite + gas inyectado) esta a su punto de saturación. Se toman datos de la presión y el volumen disuelto. A continuación se inyecta más gas, y la presión se incrementa nuevamente hasta que todo el gas se encuentre en solución dentro del aceite. Este proceso se repite durante un numero de etapas. Una prueba de hinchamiento se lleva a cabo para investigar como reaccionara

➔ Prueba Swelling

un fluido de yacimiento a la inyección de gas

 

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Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante   Liberación diferencial

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

El procedimiento de prueba se resumen en los siguientes pasos. Paso 1.- una mu Paso muest estra ra re repre presen senta tativ tiva a de la mue muestr stra a co con n compos composici ición ón conocida, ZI, se carga a una celda visual PVT a presión de saturación y temperatura de yacimiento. El volumen de la presión de saturación se registra y designa (Vsat)orig.

  Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tube

Paso 2.- Un volumen predeterminado de gas con una composición similar al gas inyección propuesto se agrega a la mezcla de hidrocarburo. La celda se presuriza hasta que se presenta una sola fase. La nueva presión de saturación saturación y volumen se registr registran an y designados Ps y V Vsat. sat. El volumen de saturación original se usa como un valor de ref referencia erencia y los resultados

➔ Prueba Swelling

se presentan como volumen total relativo.

 

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Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tube

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Paso 3.- Se repi Paso repite te el paso no. 2 has hasta ta que el por porcen centa taje je mol del gas inyectado alcanza un valor preset (alrededor del 80%).

➔ Prueba Swelling  

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Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio   Análisis composicional   Expansión a composición constante

La mediciones convencionales como acabamos de ver sirve mas para determinar algunas propiedades como: Estas mediciones son generalmente eficaces para HC ligeros o mas volátil (hasta C7) pero proporciona proporciona muy poc poca a inform información ación sobre la fr fracción acción mas pesadas (C7+):

  Liberación diferencial

➔   El por porcentaje centaje molar

  Depleción a volumen constante

➔   La M Massa assa m molecular olecular

  Pruebas de separador

➔   La gravedad especifi especifica ca

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔ Prueba Slim-tube

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Dependiendo Dependien do del tipo de datos datos de laborat laboratorio orio exis existen tente, te, la forma mas sencilla para determinar las propiedades de las fracciones pesadas es

➔ Prueba Swelling

mediante  correlaciones. mediante correlaciones.

 

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Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Ex Exis iste te un una a var arie ieda dad d de co corr rrel elac acio ione ness par para a la es esti tima maci ción ón de es esta tass propiedades de las fases pesadas de hidrocarburos: ➔Riazi and Daubert

➔Standing

  Análisis composicional

➔Cavett

➔Willman-Teja

  Expansión a composición constante

➔Kesler-Lee

➔Hall-Yarborough

➔

➔

➔Watansiri-Owens-Starling

➔Twu

➔Edmister

➔Silva and Rodriguez

  Liberación diferencial   Depleción a volumen constante   Pruebas de separador

Winn and Sim-Daubert

Magoulas-Tassios

Pruebas especiales PVT en laboratorio

➔Rowe

➔ Prueba Slim-tube

compressibility factor correlations ➔Critical compressibility

➔ Prueba Swelling  

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Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT ➔Riazi and Daubert ➔Cavett ➔Kesler-Lee ➔Winn and Sim-Daubert ➔Watansiri-Owens-Starling ➔Edmister ➔Rowe ➔Critical compressibility factor ➔Standing ➔Willman-Teja ➔Hall-Yarborough ➔Magoulas-Tassios

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Riaz Riazii y Da Daub uber ertt (198 (1980) 0) de desa sarr rrol olla larron un una a ec ecua uaci ción ón simp simple le de do doss parámetros paráme tros para predecir las propiedades físicas de componentes puros y componentes non-definidos de una mezcla de hidrocarburo.

Su ecuación esta basado en el uso del punto normal de ebullición y la gravedad especifica como parámetros de corelacion

➔Twu  

➔Silva and Rodriguez

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Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT ➔Riazi and Daubert ➔Cavett’s correlations ➔Kesler-Lee ➔Winn and Sim-Daubert ➔Watansiri-Owens-Starling ➔Edmister ➔Rowe ➔Critical compressibility factor ➔Standing ➔Willman-Teja ➔Hall-Yarborough ➔Magoulas-Tassios

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Cavett( Cav ett(19 1962 62)) prop propus usó ó co correl elac acio ione ness pa parra es esti tim mar temperatura criticas de la fracciones pesadas de HC.

la

pr pres esió ión n

Su co corr rrel elac ació ión n to toma ma en cu cuen enta ta la te temp mper erat atur ura a de eb ebul ulli lici ción ón y la gravedad API.

➔Twu  

➔Silva and Rodriguez

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

➔Kesler-Lee

Kesler y Lee (1976) también propuso unas ecuaciones para estimar las temperatura y presión criticas así como el factor acéntrico y la masa mole mo lecu cula larr de las las frac fracci cion ones es pe pesa sada dass de HC to toma mand ndo o en cu cuen enta ta la

➔Winn and Sim-Daubert

gravedad especifica y la temperatura de ebullición.

➔Cavett’s correlations

➔Watansiri-Owens-Starling ➔Edmister ➔Rowe ➔Critical compressibility factor ➔Standing ➔Willman-Teja ➔Hall-Yarborough ➔Magoulas-Tassios

➔Twu  

➔Silva and Rodriguez

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Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

➔Cavett’s correlations

Winn (19 Winn (1957) 57) de desar sarro rolló lló un una a ecu ecuaci ación ón que inc incluy luye e ta tambi mbién én la ma masa sa molecular,, la presion pseudocriti molecular pseudocritical cal del HC y la gra gravedad vedad especifica.

➔Kesler-Lee

Sin y Daubert (1980) (1980) mejorar mejoraron on la formula par para a tener

➔Winn and Sim-Daubert ➔Watansiri-Owens-Starling ➔Edmister ➔Rowe ➔Critical compressibility factor ➔Standing ➔Willman-Teja ➔Hall-Yarborough ➔Magoulas-Tassios

➔Twu  

➔Silva and Rodriguez

CONCEPTOS CONC EPTOS PVT Y COMPORT COMPO RT MIENTO DE F SE

Medic Me dicion iones es convencionales convencio nales PVT PVT ➔Riazi and Daubert ➔Cavett’s correlations ➔Kesler-Lee ➔Winn and Sim-Daubert ➔Watansiri-Owens-Starling ➔Edmister ➔Rowe ➔Critical compressibility factor ➔Standing ➔Willman-Teja ➔Hall-Yarborough ➔Magoulas-Tassios

Correla orrelacion cione es volumétricas y termodinámicas

Wat atan ansi siri ri et al (1 (198 985) 5) de desa sarr rrol olla laro ron n ec ecua uaci cion ones es pa parra es esti tima marr la lass acéntrico de  de componentes a carbono propiedades criticas y el factor el  factor acéntrico otros componentes no identificados de hidrocarburos.

Sus co Sus corr rrel elac acio ione ness ex expr pres esan an la lass pr prop opie ieda dade dess cri criti tica cass (pre (presi sión ón tempe tempera ratur tura) a) com como o una fun funció ción n del pun punto to de ebu ebulli llició ción n nor norma mal, l, la gravedad especifica, y la masa molecular.

➔Twu ➔Silva and Rodriguez

 

Propiedades de la Formación El conocimiento de las propiedades físicas de la roca y la interacción existente entre entre el Hidrocarburo y la formación formación es esencial para entender y evaluar el desempeño de un yacimiento dado.

Las propiedades de la roca son determinadas por el desarrollo de análisis de laboratorio a los núcleos del yacimiento a evaluar. Los núcleos son removidos del ambiente del yacimiento, con los subsecuentes cambios en el volumen del núcleo, volumen de poro, saturación del fluido, y algunas veces humectabilidad.

El efecto de estos cambios en las propiedades de las roca depende de las características de la formación y propiedad de interés.

 

Propiedades de la Formación Hay básicamente 2 tipos principales de categorías de pruebas de núcleos y son:

Pruebas de rutina •Porosidad •Permeabilidad •Saturación

Pruebas especiales •Presión de sobrecarga •Presión capilar •Permeabilidad relativa •Humectabilidad •Tensión superficial e interfacial

 

Propiedades de la Formación Porosidad  La porosidad de una roca es una medida de la capacidad de almacenamiento (volumen de poro) que es capaz de contener fluidos.

Cuantitativamente, la porosidad es la tasa del volumen de poro con respecto al volumen total.

φ   Porosidad

 

Propiedades de la Formación Porosidad Abso Porosidad Absoluta luta Se define como el taso del espacio de poro total en la roca con respecto al volumen total. Una roca se considera que tiene porosidad absoluta si todavía no tiene tiene condu conducti ctivi vidad dad a fl flui uirr por por fal alta ta de in inte terc rcone onexi xión ón de poro poros. s. La porosi por osidad dad absolu absoluta ta gener generalm alment ente e se ex expre presa sa matemá matemátic ticame amente nte por la siguiente relación:

φ a   Porosidad absoluta

 

Propiedades de la Formación Porosidad Efe Porosidad Efectiva ctiva La por porosi sida dad d efec ecti tiv va es el por porcent centaj aje e del del por poro es espa paci cio o de por poro interconectado con respecto al volumen total, o

φ   Porosidad efectiva

La porosidad efectiva es el valor que es utilizado en todos los cálculos de inge ngenier niería ía de yaci cimi mien ento toss por porque que repr epres ese ent nta a el es espa paccio de por poro interconectado que contiene los fluidos de hidrocarburos h idrocarburos recuper recuperables. ables.

 

Propiedades de la Formación Volume olumen n tot total  al  Una apli Una aplica caci ción ón impo import rtan ante te de la poro porosi sida dad d ef efec ecti tiva va es su uso uso par para determinar el volumen original de hidrocarburos. Considera un yacimiento con alcance areal (A) en acres y un espesor promedio (h) en pies. El volumen total del yacimiento puede determinarse con la siguiente expresión:

 A   Alcance areal, acres h   Espesor promedio

 

Propiedades de la Formación Saturación Se define como la fracción o porcentaje del volumen de poro ocupado por un fl flui uido do parti particu cula larr (gas (gas,, acei aceite te ó agua agua). ). Esta Esta pr prop opie iedad dad se expr expres esa a matemáticamente por la siguiente relación:

Apliccand Apli ando el conce oncept pto o mate matemá máti ticco saturación para cada fluido da:

So   Saturación del aceite Sg   Saturación del gas

de

Sw   Saturación del agua

 

Propiedades de la Formación Saturación Aunque, todos los valores de saturación están basados en el volumen de poro y no el espesor del volumen del yacimiento. La saturación de cada fase individual está en el rango de 0 a 100%. Por definición, la suma de las saturaciones es 100%, es decir:

 

Propiedades de la Formación Permeabilidad  La permeabilidad es una propiedad de los medios porosos que miden la capacidad y habilidad de la formación a transmitir fluidos. La permeabilidad de la roca roca (k (k)) es una una prop propie ieda dad d muy muy impo import rtan ante te por porque que co cont ntrrola ola el movimiento direccional de la tasa de flujo de los fluidos en la formación. Esta caracterización de la roca fue primero definida matemáticamente por Henry Darcy en 1856. De hecho la ecuación que define la permeabilidad e términos de cantidades medibles es la Ley de Darcy. Darcy.