Unidad Ii.- Conceptos Pvt Y Comportamiento De Fase.pdf

INGENIERÍA PETROLERA

TURNO FIN DE SEMANA OCTAVO SEMESTRE YACIMIENTOS DE GAS Y CONDENSADOS

UNIDAD II.

DOCENTE: Dr. Boris Chako Tchamabe E-MAIL: [email protected]

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT

Generalmente, cuando se descubre un nuevo yacimiento, uno de los primeros análisis es la composición de los fluidos que se encuentran en el mismo, con el objetivo de: ➔ saber como es el comportamiento termodinámico (Presión y Temperatura) a las condiciones de yacimiento, y ➔ como este varía en su camino a superficie, hasta llegar a la separación.

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Un análisis PVT consiste en un conjunto de pruebas de laboratorio que determinan las propiedades de los fluidos de un reservorio de petrolero y sus variaciones con la presión.

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

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT

Estos parámetros son los que gobiernan en gran parte el comportamiento de la producción de un reservorio petrolero y consiste en simular en laboratorio el agotamiento de presión de un yacimiento. Durante las pruebas el volumen y la temperatura se mantienen constantes y solo se hace variar la presión.

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Las técnicas usadas en el laboratorio deben simular los tipos de separación gas-liquido durante la producción de gas condensado desde el yacimiento hasta los separadores.

Los estudios PVT están diseñados para representar el comportamiento de los fluidos de yacimiento en las etapas normales de explotación de yacimientos.

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

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales 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 del yacimiento ➔ Estimar reservas ➔ Determinar la rentabilidad de un nuevo pozo o el desarrollo de un nuevo campo

Correlaciones volumétricas y termodinámicas Importancia del análisis PVT Los análisis PVT son parte fundamental en la caracterización y en la adecuada explotación y mantenimiento de un yacimiento petrolero. La información obtenida es vital para la evaluación de reservas, en el desarrollo optimo de un plan de recobro, y la determinación de la cantidad y calidad de los fluidos producidos.

El objetivo principal de las pruebas PVT es determinar la relación volumétrica de las fases desde condiciones de yacimiento hasta las condiciones de superficie y también determinar la solubilidad del gas en el crudo.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Importancia del análisis PVT Los análisis PVT son parte fundamental en la caracterización y en la adecuada explotación y mantenimiento de un yacimiento petrolero. La información obtenida es vital para la evaluación de reservas, en el desarrollo optimo de un plan de recobro, y la determinación de la cantidad y calidad de los fluidos producidos.

Las principales propiedades que pueden ser obtenidas en un estudio PVT son: • Factor volumétrico de formación del aceite. Bo • Relación Gas en Solución. Rs • Coeficiente de compresibilidad isotérmica. Co • Densidad del gas y del aceite. pg y po • Factor volumétrico de formación del gas. Bg • Factor de compresibilidad del gas. Z

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Importancia del análisis PVT

Partiendo de los resultados de estos estudios, determinar los diversos parámetros y metodologías que se desarrollarán para poner a producir el yacimiento. El muestreo de fluidos se realiza al principio de la vida productiva del yacimiento. Existen dos formas de recolectar las muestras de fluidos: - Muestreo de fondo. - Muestreo por recombinación superficial

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Mediciones convencionales PVT Importancia del análisis PVT Una vez que se determina el estado del fluido presente en el yacimiento a través de los estudios experimentales para 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.

Para tener la certeza de que el muestreo es representativo, se hace una validación exhaustiva tomando en cuenta todos los parámetros del yacimiento medidos durante la toma de muestras como son: -

Presión estática del yacimiento Presión fluyendo Presión y temperatura a la cabeza del pozo Presión y temperatura del separador Gastos de líquido y gas en el separador, así como el líquido en el tanque - Factor de encogimiento del aceite

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT La caracterización de mezclas de hidrocarburos fluidos y la evaluación de su rendimiento volumétrico en varios niveles se hacen por estudios precisos en laboratorio de PVT y balance de fase de la mezcla.

Correlaciones volumétricas y termodinámicas La cantidad de datos deseada determina por el número de pruebas realizadas en el laboratorio. En general, existen tres tipos de pruebas de laboratorio para medir muestras de mezclas:

Pruebas primarias en campo

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

Pruebas de rutina 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 pruebas desarrolladas para aplicaciones muy específicas. Si un yacimiento es agotado bajo inyección de gas miscible ó un gas reciclado, 02 pruebas se pueden desarrollar incluyendo: • Prueba Slim-tube • Prueba Swelling

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Cromatografía de gas (CG)

Correlaciones volumétricas y termodinámicas Destilación a punto de ebullición verdadero (TBP)

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo

Cromatografía de gas (CG)

Pruebas de rutina en laboratorio

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

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

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

Destilación a punto de ebullición verdadero (TBP)

Un análisis TBP pueden así separar los componentes de un aceite estable en cortes de punto de ebullición. Estos puntos de ebullición dependen de la estructura de las moléculas del fluidos, de su composición, densidad y presión externa.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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 de expansión a composición constante también conocido como Separación flash que se desarrollan en gas condensados o aceite crudo para simular la relación de los HC´s. La prueba se lleva a cabo para determinar : ✓ Presión de saturación (presión de punto de rocío (Pd) o presión de punto de burbuja (Pb) ✓ Coeficientes de compresibilidad isotérmica de un fluido en una sola fase con exceso de presión de saturación (Cg ó Co) ✓ Factores de compresibilidad de la fase gas (z) ✓ El volumen total del hidrocarburo en función de la presión (VT)

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

El procedimiento experimental, consiste en colocar una muestra de fluido (aceite o gas) en una celda PVT a presión y temperatura de yacimiento con exceso de la presión de yacimiento inicial. La presión se reduce en pasos a temperatura constante por el aislamiento de mercurio de la celda, y el cambio en el volumen de hidrocarburo total (VT), se mide por cada incremento de presión. La presión de saturación y volumen correspondiente se observa y registra, y se utiliza como referencia el volumen de saturación (Vsat).

El volumen en función de la presión de la celda, se registra como la relación del volumen de referencia. Este volumen, comúnmente llamado volumen relativo (Vrel), se expresa matemáticamente por:

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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 ➔ Depleción a volumen constante

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

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

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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 liberación se caracteriza por la composición variada del sistema de hidrocarburo. Los datos experimentales obtenidos de la prueba incluye: ❖ Cantidad de gas en solución como función de la presión ❖ La disminución en el volumen del aceite, como función de la presión. ❖ Propiedades del gas liberado, incluyendo la composición, el factor de compresibilidad y la gravedad específica. ❖ Densidad del aceite remanente como función de la presión. Esta prueba es considerada para simular el comportamiento de flujo de hidrocarburos a condiciones arriba de la saturación crítica del gas.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Esta prueba se realiza con muestras de aceite e involucra cargar una celda visual PVT con una muestra de líquido 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 aisla y su volumen, Gp, se mide bajo condiciones estándar. El volumen del aceite remanente, VL, también se mide a cada nivel de presión. Nota que el aceite remanente está sujeto a cambios composicionales continuos progresivamente a como se enriquezca con componentes pesados.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Pasos para realizar la prueba Los procedimientos de laboratorio para realizar la liberación diferencial y flash para el propósito de generar la relación Bo y Rs son consideradas aproximaciones a la relación actual. Otro tipo de prueba llamado “composite liberation test”, ha sido sugerida por Dodson, Goodwill y Mayer (1953) y representa una combinación de procesos de liberación diferencial y flash. La prueba Dodson, provee una mejor descripción de la relación PVT. El procedimiento experimental para “composite liberation”, propuesta por Dodson et al,. Se resume en los siguientes pasos.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Pasos para realizar la prueba Paso 1. Una gran muestra de fluido representativa se coloca dentro de una celda a una presión más alta que la presión del punto de burbujeo. Entonces, la temperatura de la celda se eleva a la temperatura de yacimiento. Paso 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 volumen pequeño medido cuidadosamente del aceite es removido de la celda a presión constante y flasheada a presión y temperatura igual a aquellas en los separadores de superficie y tanque stock. El volumen del gas liberado y volumen del stock tank de aceite son medidos. El factor de volumen de formación, Bo. y Rs, son calculados de los volumenes medidos.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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. Observe que este tipo de test, mientras represente más exactamente el comportamiento PVT de los sistemas hidrocarburos complejos, es más difícil y costoso desarrollar otra prueba de liberación. Consecuentemente, estos experimentos no son comúnmente incluidos en un análisis de rutina apropiado.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo

•

Una predicción del 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 a Volumen Constante.

•

Estas pruebas se desarrollan en una muestra de fluido de tal forma que simule la depleción del yacimiento actual, asumiendo que el líquido retrógrado aparece durante la producción que queda inmóvil en el yacimiento.

Pruebas de rutina en laboratorio ➔ Análisis composicional

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

➔ Expansión a composición constante ➔ Liberación diferencial ➔ Depleción a volumen constante ➔ Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio ➔ Análisis composicional ➔ Expansión a composición constante ➔ Liberación diferencial

•

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Las pruebas DVC proveen 5 medidas de laboratorio importantes que pueden usarse en una variedad de predicciones de ingeniería de yacimientos:

Presión del punto de rocío Cambios de composición de la fase gas con depleción de presión.

➔ Depleción a volumen constante ➔ Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

Factor de 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.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Pasos para realizar la prueba 1. Una cantidad medida de m de una muestra representativa del fluido original con una conocida comoposición total de Zi se carga a una celda PVT visual a la presión de rocío, Pd . 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. 2. El factor de compresibilidad de gas inicial se calcula de la ecuación de gas real.

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Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Pruebas primarias en campo

Pasos para realizar la prueba

Pruebas de rutina en laboratorio

3. La presión de la celda reduce de la presión de saturación a un nivel predeterminado, P. Esto puede lograrse retirando mercurio de la celda, como se ilustra en el dibujo sección B.

➔ 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

Durante el proceso, se forma una segunda fase (líquido retrógrado). 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: Este valor puede ser convertido a saturación de condensado en presencia de saturación de agua por:

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio ➔ Análisis composicional ➔ Expansión a composición constante ➔ Liberación diferencial

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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

➔ Depleción a volumen constante ➔ Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

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

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Pruebas primarias en campo

Pasos para realizar la prueba

Pruebas de rutina en laboratorio

6. El factor de compresibilidad de la fase de gas a presión y temperatura de celda se calcula por: Donde

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

Combinando ambas ecuaciones y resolviendo para el factor de compresibilidad Z da:

➔ Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

Otra propiedad, el factor de compresibilidad de dos fases, también es 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 real.

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Correlaciones 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, ambos a condiciones estándar:

➔ 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

Este procedimiento experimental se repite varias veces hasta que una presión mínima de prueba es alcanzada, después de que la cantidad y la composición de gas y liquido retrógrado remanente en la celda son determinadas. Este procedimiento de prueba también puede ser llevado en una muestra de aceite volátil. En este caso la celda PVT inicialmente contiene liquido, en vez de gas, a su presión de punto de burbujeo

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio ➔ Análisis composicional ➔ Expansión a composición constante ➔ Liberación diferencial

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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

➔ Depleción a volumen constante ➔ Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

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.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

El proceso de esta prueba consiste en pasar a través de un separador para luego expandir a presión atmosférica la muestra de crudo saturado a la temperatura del yacimiento y presión de burbujeo.

Cuando cambia la presión en el separador es posible obtenerse ➔ Expansión a composición constante una presión tal que se produzca mayor cantidad de líquido, mayor gravedad API del crudo y menor factor volumétrico de formación ➔ Liberación diferencial del petróleo; esta presión es denominada presión óptima de ➔ Depleción a volumen constante separación. ➔ Análisis composicional

➔ Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tuve ➔Prueba Swelling

Al finalizar esta prueba se tienen los siguientes resultados: factor volumétrico de formación del petróleo, relación gas – petróleo en solución, gravedad API del petróleo de tanque, composición del gas que se separa y la gravedad específica del gas separado y del tanque

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Limitaciones ➔ En las pruebas de separación diferencial iso-volumetrico NO simulan la producción de condensado retrógrado del yacimiento de gas condensado rico (alta condensación retrógrada). ➔ Se dificulta la selección de una muestra representativa del fluido original del yacimiento. ➔ Llevar la información obtenida en laboratorio al campo debe hacerse con sumo cuidado ya que pequeños errores en las pruebas producen graves errores en la predicción del yacimiento de gas condensado. ➔ No es posible con exactitud determinar experimentalmente el efecto de la presión, temperatura a las condiciones operacionales de los separadores, debido al tamaño de la celda de laboratorio.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Las pruebas Slim-tuve o pruebas de tubo capilar se realiza cuando se desea efectuar una recuperación por desplazamiento miscible con inyección de gas, cuando el fluido inyectado no es miscible con el del yacimiento. Es de alto interés encontrar cuando un yacimiento de 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 uno de gas. Primero se satura el tubo con aceite, y se toma registro de P, V, y 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 miscibles.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio ➔ Análisis composicional ➔ Expansión a composición constante

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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

➔ Liberación diferencial ➔ Depleción a volumen constante ➔ Pruebas de separador

Pruebas especiales PVT en laboratorio ➔Prueba Slim-tube ➔Prueba Swelling

Los datos que pueden obtenerse incluye la relación de la presión de saturación y el volumen de gas inyectado. El volumen de la mezcla de fluidos saturado comparado con el volumen del fluido saturado original.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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. Posteriormente la presión se incrementa, manteniendo una temperatura constante hasta que el gas se disuelve. Cuando la ultima la burbuja 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 un fluido de yacimiento a la inyección de gas

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT Pruebas primarias en campo Pruebas de rutina en laboratorio ➔ Análisis composicional ➔ Expansión a composición constante ➔ Liberación diferencial

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

El procedimiento de prueba se resumen en los siguientes pasos. Paso 1.- una muestra representativa de la muestra con composición 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 ➔Prueba Swelling

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 y volumen se registran y designados Ps y Vsat. El volumen de saturación original se usa como un valor de referencia y los resultados se presentan como volumen total relativo.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Paso 3.- Se repite el paso no. 2 hasta que el porcentaje mol del gas inyectado alcanza un valor preset (alrededor del 80%).

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

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 muy poca información sobre la fracción mas pesadas (C7+): ➔ El porcentaje molar ➔ La Massa molecular ➔ La gravedad especifica Dependiendo del tipo de datos de laboratorio existente, la forma mas sencilla para determinar las propiedades de las fracciones pesadas es mediante correlaciones.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales PVT 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 ➔Prueba Swelling

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Existe una variedad de correlaciones para la estimación de estas propiedades de las fases pesadas de hidrocarburos:

➔Riazi and Daubert ➔Standing ➔Cavett ➔Willman-Teja ➔Kesler-Lee ➔Hall-Yarborough ➔Winn and Sim-Daubert ➔Magoulas-Tassios ➔Watansiri-Owens-Starling ➔Twu ➔Edmister ➔Silva and Rodriguez ➔Rowe ➔Critical compressibility factor correlations

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales 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 ➔Twu ➔Silva and Rodriguez

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Riazi y Daubert (1980) desarrollaron una ecuación simple de dos parámetros 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

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales 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 ➔Twu ➔Silva and Rodriguez

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Cavett(1962) propusó corelaciones para estimar la presión y temperatura criticas de la fracciones pesadas de HC. Su correlación toma en cuenta la temperatura de ebullición y la gravedad API.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales 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 ➔Twu ➔Silva and Rodriguez

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Kesler y Lee (1976) también propuso unas ecuaciones para estimar las temperatura y presión criticas así como el factor acéntrico y la masa molecular de las fracciones pesadas de HC tomando en cuenta la gravedad especifica y la temperatura de ebullición.

CONCEPTOS PVT Y COMPORTAMIENTO DE FASE Mediciones convencionales 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 ➔Twu ➔Silva and Rodriguez

Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Winn (1957) desarrolló una ecuación que incluye también la masa molecular, la presion pseudocritical del HC y la gravedad especifica. Sin y Daubert (1980) mejoraron la formula para tener

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Correlaciones volumétricas y termodinámicas

Watansiri et al (1985) desarrollaron ecuaciones para estimar las propiedades criticas y el factor acéntrico de componentes a carbono y otros componentes no identificados de hidrocarburos. Sus correlaciones expresan las propiedades criticas (presión y temperatura) como una función del punto de ebullición normal, la gravedad especifica, y la masa molecular.

Propiedades de la Formación El conocimiento de las propiedades físicas de la roca y la interacción existente entre el Hidrocarburo y la 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 Absoluta 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 conductividad a fluir por falta de interconexión de poros. La porosidad absoluta generalmente se expresa matemáticamente por la siguiente relación:

φa

Porosidad absoluta

Propiedades de la Formación Porosidad Efectiva La porosidad efectiva es el porcentaje del poro espacio de 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 ingeniería de yacimientos porque representa el espacio de poro interconectado que contiene los fluidos de hidrocarburos recuperables.

Propiedades de la Formación Volumen total Una aplicación importante de la porosidad efectiva es su uso 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 h

Alcance areal, acres Espesor promedio

Propiedades de la Formación Saturación Se define como la fracción o porcentaje del volumen de poro ocupado por un fluido particular (gas, aceite ó agua). Esta propiedad se expresa matemáticamente por la siguiente relación:

Aplicando el concepto matemático saturación para cada fluido da:

So Sg Sw

Saturación del aceite Saturación del gas Saturación del agua

de

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 (k) es una propiedad muy importante porque controla 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.