Post on 02-Jan-2016
PROPIEDADES DE LOS GASES HUMEDO
GAS HUMEDO
El análisis de las propiedades del gas húmedo se basa en que las propiedades de superficie no son las mismas que las del yacimiento. El líquido se condensa desde el yacimiento a medida que este se mueve desde el fondo hasta la superficie.
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN CONOCIDA
Composición de superficie: Se puede calcular teniendo las composiciones de líquido en el tanque, de gas en el separador y de gas en el tanque, además de las relaciones gas-aceite.
1ero Conversión de las relaciones gas-aceite en scf/STB a lbmol gas/lbmol liquido en el tanque. La densidad y el peso molecular del líquido se deben calcular.
EJEMPLO
Un gas húmedo se produce a través del separador a 300 psia y 73°F hasta el tanque a 76°F. El separador produce 69551 scf/STB y el tanque 366 scf/STB. La gravedad del líquido del tanque es 55.9°API.Las composiciones se encuentran en la tabla. Calcular la composición del gas de yacimiento.
G.Ec7+= 0.794 Mc7+= 113 lb/lbmol
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN CONOCIDA
COMPONENTE COMPOSICION DE GAS EN EL SEPARADOR
COMPOSICION DE GAS EN EL TANQUE
COMPOSICION DE LIQUIDO EN EL
TANQUE
C1 0.8372 0.3190 0.0018
C2 0.0960 0.1949 0.0063
C3 0.0455 0.2532 0.0295
i-C4 0.0060 0.0548 0.0177
n-C4 0.0087 0.0909 0.0403
i-C5 0.0028 0.0362 0.0417
n-C5 0.0022 0.0303 0.0435
C6 0.0014 0.0191 0.0999
C7+ 0.0002 0.0016 0.7193
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN CONOCIDA
Propiedades del líquido de tanque:Msto= 100.9 lb/lbmol
ρsto= 47.11 lb/cu ft
Conversión de relaciones gas-aceite:
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN CONOCIDA
STOlb
SPgaslb
STOlb
lbSTO
lbSTO
cuftSTO
cuft
bbl
scf
lb
STB
scfSPgas
mol
mol
mol
mole 69.699.100
11.47615.57.38069551
STOlb
STgaslb
STOlb
lbSTO
lbSTO
cuftSTO
cuft
bbl
scf
lb
STB
scfSTgas
mol
mol
mol
mol 3667.09.100
11.47615.57.380366
Componente Composición de gas en SP
Composición de gas en ST
Composición de aceite en
ST
Composición recombinada
de gaslbmol j gas SP lbmol j gas SP lbmol j gas ST lbmol j gas ST lbmol j STO lbmol j gas
res.lbmol j gas res.
lb mol STO: Lb mol gas res.
xst yres.
C1 0.8372 58.344 0.3190 0.117 0.0018 58.463 0.8228
C2 0.0960 6.690 0.1949 0.072 0.0063 6.768 0.0952
C3 0.0455 3.171 0.2532 0.093 0.0295 3.294 0.0464
i-C4 0.0060 0.418 0.0548 0.020 0.177 0.456 0.0064
n-C4 0.0087 0.606 0.0909 0.033 0.0403 0.679 0.0096
i-C5 0.0028 0.195 0.0362 0.013 0.0417 0.250 0.0035
n-C5 0.0022 0.153 0.0303 0.011 0.0435 0.208 0.0029
C6 0.0014 0.098 0.0191 0.007 0.0999 0.205 0.0029
C7+ 0.0002 0.014 0.0016 0.001 0.7193 0.734 0.0103
1,00 69.690 10.000 0.3667 10.000 71.057 10.000
lb mol STO: 0.3667 yst
lb mol STO: 69.69
yst+0.3667 yst+xst
lb mol gas SP lb mol STO: 69.69 ysp
lb mol gas ST yst
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN CONOCIDA
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDAPropiedades de gas en el separador y en el tanque conocidas:
Rsp= Relación gas/aceite en el separador, SCF/STB
γsp-=Gravedad específica del gas en el separador
Rst= Relación gas/aceite ene l tanque, SCF/STB
γst-=Gravedad específica del gas en el tanque
Donde la relación de producción gas-aceite es
Rs= Rsp + Rst
stsp
gststgspsp
gRR
RR
Para el cálculo de las propiedades pseudocríticas, se utiliza la siguiente expresión para un sistema de Gas Húmedo.
=gravedad especifica de la mezcla de gas
Para un sistema de dos separadores y un tanque tenemos:
y
Rs=es el GOR total
stspsp
gststgspspgspspg RRR
RRR
21
2211
stspsp RRRRs 21
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
El número de moles de 1 SCF del condensado separado es obtenido por:
Para un total de la relación gas/aceite, Rs, el número de moles de gas es:
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
Calculo de la fracción del total que se produce como gas en la superficie
Para yacimientos de gas, se asume que un volumen de gas en el yacimiento se mantendrá como un gas en condiciones de superficie. Cuando el líquido se separa, el volumen de líquido acumulado se debe convertir en un volumen equivalente de gas, Veq.
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
Las moles de gas de yacimiento es:
aceite
aceiteo
aceiteo
gas
R
lbmol
lbM
STB
lb
lbmolscf
STBscf
Rn
4.350
4.379
o
oR M
Rn
4.35000263.0
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
La masa del gas de yacimiento en libras es:
STB
cuftcuftlb
lbscf
lb
lb
STBscf
R
m aceite
aceite
aceiteo
asmo
asmo
gasg
R 615.537.62
4.379
29
lg
lg
ogR Rm 4.3500762.0
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
La gravedad específica del gas de yacimiento es:
El término representa el volumen
que ocuparía el líquido del tanque si se vaporizara
o
o
oggR
MRs
Rs
133300
4600
o
oM
133330
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
Propiedades desconocidas de gas del tanque, para un sistema de 3 etapas.
VeqR
RRR
s
ststgspspgspspgR
22011 4600
o
o
MVeq
133300
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
Ejemplo
Un gas húmedo es producido a través de un separador a 300 psia y 75 F y en el tanque a 76F. La gravedad específica del gas en el separador es de 0.679 y Gor es de 69551 SCF/STB, la gravedad específica del gas en el tanques es de 1.283 y el GOR es de 366 SCF/STB. La gravedad del liquido en el tanque es de 55.9 API.
Determine la gravedad específica del gas en el yacimiento.
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
stsp
gststgspsp
gRR
RR
STBscfSTBscfSTBscf
g /)36669551()283.1)(/366()679.0)(/69551(
682.0g
1. Calcular la gravedad específica del gas en superfice.
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
9.56084
APIM o
lbmollbM o /68.121
2. Calcular el peso molecular del liquido en el tanque.
9.59.556084
oM
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
5.1315.141
APIo
3. Calcular la gravedad específica del liquido en el tanque.
5.1319.555.141
o
755.0o
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
4. Calcular ela gravedad específica del gas en el yacimiento.
o
o
oggR
MRs
Rs
133300
4600
68.121)755.0(
133300/69917
)755.0(4600)682.0)(/69917(
STBscf
STBscfgR
723.0gR
TAREA:
Se tiene los siguientes datos para un yacimiento de gas húmedo: Presión inicial del yacimiento, Pi=3200 psia Temperatura del yacimiento, Ty=200 F Porosidad Promedio, Φ=18% Saturación de agua promedio, Sw=30% Tasa de flujo diaria del condensado, Qo=400STB/día Gravedad API del condensado, API=50 Tasa diaria de gas del seperador, Qsep=4.20MMscf/día Gravedad específica del gas en el separdor, γsep=0.65 Tasa diaria de gas en el tanque, Qgst=0.15MMscf/día Gravedad específica del gas en el tanque, γst= 1.05
Basados en 1 acre-ft del volumen de arena, calcule el petróleo inicial condensado, el gas in place y la tasa de flujo diaria de la corriente del pozo en scf/día.
RECOMBINACION DE LOS FLUIDOS DE SUPERFICIE- COMPOSICIÓN
DESCONOCIDA
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
𝐵𝑤𝑔=𝑉𝑜𝑙𝑑𝑒𝑔𝑎𝑠𝑒𝑛𝑒𝑙𝑦𝑡𝑜𝑎 𝑃 𝑦𝑇 𝑑𝑒 𝑦𝑡𝑜𝑉𝑜𝑙 𝑑𝑒𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜𝑒𝑛𝑒𝑙𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒𝑎𝑆𝐶
Es importante calcular el volumen en el yacimiento del gas asociado con las cantidades de gas y liquido en superficie.
COMPOSICIÓN EN SUPERFICIE CONOCIDAS:
Si se dispone de la composicion del gas y del liquido producido y del GOR, la composicion del gas en el yacimiento se puede calcular por recombinacion; tales resultados se pueden usar para calcular el factor volumetrico de formacion. Se debe calcular el volumen de gas en el yacimiento y del liquido en el tanque.
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
COMPOSICIÓN EN SUPERFICIE CONOCIDAS:
El volumen de gas en el yacimiento se puede calcular usando la ecuacion de estado de un gas real, estos calculos estan basados en 1 lbmol de gas.
La composicion del gas en el yacimiento calculada usando recombinacion se puede utilizar para obtener las propiedades pseudocriticas y con ella el factor de compresibilidad.
El volumen de liquido en el tanque que se condensa durante la produccion de1 lbmol de gas en el yacimiento se pueden calcular de valores que resultan de la recombinacion.
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
EJEMPLO 3: Continuando con el ejemplo 1, calcular el factor volumétrico de formación a condiciones de yacimiento de 2360 psig y 204°F.
1. se calculan las propiedades pseudocríticas del gas de yacimiento.
COMP FRACCION MOLAR
T. CRITICA P. CRITICA
C1
C2
C3 i-C4 n-C4 i-C5 n-C5 C6 C7+
0.8228 0.0952 0.0464 0.0064 0.0096 0.0035 0.0029 0.0029 0.0103
Tcj
342.91 549.50 665.64 734.04 765.20 828.68 845.38 913.18 1068*
yJTcj
282.15 52.31 30.89 4.70 7.35 2.90 2.45 2.65 11.00
396.4ªR
Pcj
666.4 706.5 616.0 527.0 550.6 490.4 488.6 436.9 455.0*
ycjPcj
548.31 67.26 28.58 3.38 5.29 1.72 1.42 1.27 4.69
661.9psia
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
2. Se determina el factor de compresibilidad, z y se calcula el volumen molar del gas de yacimiento
68.14.396
664 RT
TT
pcpr 59.3
9.661
7.2374
psi
psia
P
PP
pcpr
849.0Z
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
psia
RRlbmol
cuftpsia
PzRT
VM 7.2374
664*
*732.10*849.0
𝑉𝑚=2.548𝑓𝑡3𝑔𝑎𝑠 𝑦𝑎𝑐
𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑎𝑠 𝑦𝑎𝑐
3. Se calcula el volumen del líquido condensado en el tanque de una lbmol de gas en el yacimiento.
El volumen de STO de una lbmol de gas en el yacimiento es:
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
lbmolSTO
cuftSTO
cuftlblbmol
lbMVmolar
STO
STO 142.211.47
9.100
.lg03014.0
.lg057.71142.2
asyaclbmocuftSTO
lbmolSTOasyaclbmolbmolSTOcuftSTO
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
3. Se calcula el factor volumétrico de formación.
𝐵𝑤𝑔=𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑑𝑒𝑔𝑎𝑠𝑒𝑛𝑒𝑙𝑦𝑎𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑑𝑒𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜𝑒𝑛𝑒𝑙𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒
,(𝑏𝑏𝑙𝑔𝑎𝑠 𝑦𝑎𝑐
𝑆𝑇𝐵)
𝐵𝑤𝑔=2.548 ( 𝑓𝑡3
𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝑔𝑎𝑠 𝑦𝑎𝑐)
0.03014 ( 𝑓𝑡 3𝑆𝑇𝑂𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝑔𝑎𝑠 𝑦𝑎𝑐 )
𝐵𝑤𝑔=84.5𝑓𝑡3𝑔𝑎𝑠 𝑦𝑎𝑐𝑓𝑡3𝑆𝑇𝑂
El metodo de recombinacion da resultados tan confiables como los resultados de laboratorio si se dispone de valores exactos de composicíon y GOR.
Composición desconocida:
Usualmente la composición y el volumen del gas en el stock-tank no es conocida, por lo tanto podemos usar el volumen equivalente (VEQ) para calcular el factor volumétrico de formación, solo se requiere de la relación gas/aceite del primer separador. El segundo separador y la relación gas/aceite del tanque se ignoran. La correlación incluye estos gases.
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
Composición desconocida:
El volumen de gas húmedo en pies cúbicos estándar puede ser convertido a condiciones de yacimiento a través del uso de la ecuación:
La masa en lbmol de gas húmedo por barril de liquido a condiciones estandar puede ser calculado así:
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
Sustituyendo en la ec de gas real, se obtiene:
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
𝐵𝑤𝑔=𝑉 𝑦𝑎𝑐=𝑍∗ (𝑅𝑠𝑝1+𝑉 𝑒𝑞 )∗𝑅∗𝑇
380.7∗𝑃
𝐵𝑤𝑔=0.0282∗𝑍∗ (𝑅𝑠𝑝1+𝑉 𝑒𝑞 )∗𝑇
𝑃,𝑓𝑡3
𝑆𝑇𝐵
𝐵𝑤𝑔=0.00502∗𝑍∗ (𝑅𝑠𝑝1+𝑉 𝑒𝑞 )∗𝑇
𝑃,𝑏𝑏𝑙𝑆𝑇𝐵
EJEMPLO
Continuando con el ejemplo 3, calcular el factor volumétrico de formación a condiciones de yacimiento de 2360 psig y 204°F.
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
68.14.396
664 RT
TT
pcpr 59.3
9.661
7.2374
psi
psia
P
PP
pcpr
849.0Z
FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACION
𝐵𝑤𝑔=0.00502∗𝑍∗ (𝑅𝑠𝑝1+𝑉 𝑒𝑞 )∗𝑇
𝑃,𝑏𝑏𝑙𝑆𝑇𝐵
𝐵𝑤𝑔=0.00502∗0.849∗ (69551+1361.19 )∗664
2360,𝑏𝑏𝑙𝑆𝑇𝐵
𝐵𝑤𝑔=85.033𝑏𝑏𝑙𝑆𝑇𝐵
CONTENIDO DE LÍQUIDOS DEL GAS
Frecuentemente, es factible desde el punto de vista económico, procesar el gas de superficie para remover y licuar los hidrocarburos intermedios. Estos líquidos frecuentemente se llaman productos de planta. Las cantidades de productos líquidos que se pueden obtener usualmente se determinan en galones de líquido por mil pies cúbicos de gas procesado, gal/Mscf, o GPM.
CONTENIDO DE LÍQUIDOS DEL GAS
La composición del gas debe ser conocida con el fin de realizar estos cálculos. Las unidades de la fracción molar son lb-mol del componente j por lb-mol de gas. La fracción molar se puede convertir en gal/Mscf de la siguiente manera:
jmollb
jlbM
Mscf
scf
scf
gasmollb
gasmollb
jmollbyGPM jjj
1000
7.380
liqftcu
gal
jlb
liqftcu
oj
481.7
Mscf
galMy
oj
jj
65.19
CONTENIDO DE LÍQUIDOS DEL GAS
Mscf
galMyGPMó
oj
jjj
3151.0
Donde oj es la gravedad específica del componente
como un líquido a condiciones estándar. Estos datos están disponibles en las tablas de propiedades físicas, tabla 3.2.
CONTENIDO DE LÍQUIDOS DEL GAS
Componente Composición Fracción molar
yi
Peso Molecular
Mj
Gravedad Específica del
líquido
oj
Contenido de Líquido
oj
jj My
3151.0
CO2 0.0167 N2 0.0032 C1 0.7102 C2 0.1574 30.07 0.3562 4.187 C3 0.0751 44.10 0.5070 2.058
i-C4 0.0089 58.12 0.5629 0.290 n-C4 0.0194 58.12 0.5840 0.608 i-C5 0.0034 72.15 0.6247 0.124 n-C5 0.0027 72.15 0.6311 0.097 C6 0.0027 86.18 0.6638 0.110 C7+ 0.0003 103.00 0.7000 0.014
1.0000 7.488 GPM
Determinar la máxima cantidad de líquido que se puede producir a partir de un gas cuya composición se da a continuación:
CONTENIDO DE LÍQUIDOS DEL GAS
El recobro completo de estos productos no es factible. Para una planta relativamente simple se utiliza la siguiente regla del dedo gordo para el recobro de líquido: Etano: de 5 a 25 % de recobroPropano: de 80 a 90 % de recobro Butanos: 95 % o más Componentes más pesados: 100%