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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE TAMAULIPAS.UNIDAD ACADEMICA MULTIDSCIPLINARIA REYNOSA-RODHEINGENIERIA DE YACIMIENTOS DE GAS:UNIDAD 3.

CATEDRATICO: ERNESTO AYALA ANDRADE.

INTEGRANTES:EPIFANIO ESCALANTE PEREZLUIS DANIEL HERNANDEZ GARCES.JOSE ROBERTO JIMENEZ OLARTE.LUIS ANGEL ROMERO LEMUSFRANSISCO ALBERTO VALLE CONDE.CRISTIAN SAUL ZUIGA CASTILLO.

SEMESTRE: VIII CARRERA: ING. PETROLERO

1TEMARIO.CARACTERIZACIN DE LOS YACIMIENTOS CON COMPOSICIN VARIABLE.

ANLISIS DE FLUIDOS PVT COMPOSICIONAL.

ECUACIONES DE ESTADO (PENG ROBINSON Y READ LIK-KWONG-SOAVE.YACIMIENTOS DE COMPORTAMIENTO VARIABLESage y Lacey en 939 fueron los primeros en observar experimentalmente la variacin de la composicin de una mezcla de hidrocarburos con profundidad. Solo en los ltimos aos se ha podido observar en algunos yacimientos profundos y de gran espesor que existe en una variacin va desde gas condensado en el tope hasta crudo liviano o voltil en la base de la arena. Tambin desde crudo mediano en la cresta hasta crudo mediano en la cresta hasta crudo pesado en la base. Las variaciones composicionales en los yacimientos se debe principalmente a las fuerzas de gravedad y a los cambios de temperatura con profundidad.

Estas variaciones composicionales se deben tener en cuenta en la simulacin de los yacimientos porque de lo contrario se puede cometer errores hasta de un 20% en los clculos del volumen de hidrocarburos originales en sitio y en la prediccin del petrleo acumulado.

El gradiente composicional de yacimientos de gas condensado es importante en la ubicacin de los pozos, estimacin de los fluidos en sitio, reservas de gas y condensado y la estimacin de la comunicacin de fluidos verticalmente (entre capas) y arealmente (entre bloques de fallas).CAUSAS DE VARIACIN COMPOSICIONAL.Las fuerzas de gravedad y los cambios de temperatura, debido al gradiente geotrmico, son las causas principales de la variacin composicional de los fluidos en los yacimientos con apreciables cambios de profundidad.

Es bien conocido que los componentes de una mezcla migran de acuerdo a su masa en un campo gravitacional. A este fenmeno se le llama barodifusion, que es la difusin de componentes debido a cambios de presin por efectos gravitacionales.

Tambin existe la difusin de componentes debido a los cambios de temperatura con profundidad, a este fenmeno se le llama termodifusin.

Adems de las dos causas anteriores, Hoier y Whitson mencionan las siguientes: Conveccin trmicamente inducida, migracin incompleta, equilibrio transitorio, precipitacin de asfltenos durante la migracin, precipitacin de parafinas y aromticos en las fracciones pesadas (C,+), biodegradacin, variaciones regionales de C, y migracin diferencial desde varias rocas madres en diferentes unidades de flujo.

La baro y termodifusion han sido las causas mas estudiadas y aplican a los yacimientos de gas condensado con zona de petrleo (V/L/M). La segregacin gravitacional segrega los componentes mas pesados hacia el fondo y la difusin trmica hace lo contrario a travs de un fenmeno de conveccin/difusion. La combinacin de estos dos fenmenos es responsable de la poca variacin composicional con profundidad en la zona de gas condensado que presentan yacimientos como Carito y Cusiana. En estos casos los modelos de barodifusion isotrmica no son capaces, por si solos, de simular la variacin composicional con profundidad.

Los cambios composicionales se presentan en columnas de hidrocarburos con variacin apreciable de profundidad ya sea en yacimientos inclinados o de gran espesor.

Estudios de simulacin realizados por Montel y Goul muestran que la segregacin gravitacional por si sola puede explicar la variacin composicional de los fluidos en algunos yacimientos.

Para yacimientos de gas condensado, crudos voltiles y livianos, los gradientes de composicin pueden ser generados por difusin ya que el tiempo de difusin de especies qumicas, con pequeos pesos moleculares, es compatible con el tiempo probable durante el cual las fuerzas son ejercidas. En estos casos la velocidad del movimiento de las molculas es del orden de unos pocos centmetros hasta 10cm/ao. En el caso de crudos pesados, el tiempo de difusin para la formacin de agregados de asfltenos es del orden de 10 aos.YACIMIENTOS CON MAYOR TENDENCIA A MOSTRAR VARIACIONES COMPOSICIONALES.Los yacimientos que ha mostrado importantes cambios de composicin con profundidad poseen ciertas caractersticas especiales que a continuacin se resume:

Yacimientos de gran espesor y/o cambios importantes de profundidad.

Yacimientos cuasicriticos, de gas condensado y de petrleo voltil. Tambin se ha observado variaciones composicionales en yacimientos de crudo negro mediano.

Presencia de pequeas cantidades de hidrocarburos muy pesados y particularmente componentes aromticos en el gas o en el petrleo.

Presencia de gran cantidad de fracciones intermedias (C2-C4). Estas fracciones normalmente ponen la mezcla cerca de su composicin critica.7VARIACIN DE LAS MEZCLAS DE HIDROCARBUROS CON LA PROFUNDIDAD.

Un ejemplo tpico de la variacin composicional con profundidad de los fluidos de yacimientos petrolferos los muestra la siguiente figura.

En una columna de aproximadamente 1700 pies se observa una disminucin en el contenido de CH4 (de 66.6 a 60%) y un aumento de C7+ de 3.3 (de 8.4 a 11.7%)El anlisis PVT es el conjunto de pruebas de laboratorio que se le hacen a una muestra representativa del yacimiento, las cuales consisten en simular en el laboratorio el agotamiento de presin de un yacimiento volumtrico e isotrmico midiendo exactamente los volmenes de gas y lquido en cada declinacin de presin, de esta manera se podr determinar las propiedades termodinmicas de los fluidos del yacimiento, permitiendo la seleccin del mtodo ms adecuado de produccin y la prediccin de su comportamiento a travs de la vida productiva. La prueba de laboratorio que se realiza para obtener el comportamiento PVT, simula los tipos de separacin gas-lquido que ocurren durante la produccin desde el yacimiento hasta el separador. Este anlisis es importante porque permite conocer las propiedades delos fluidosdel yacimiento, las cuales son de gran utilidaden clculos analticos asociados al balance dematerialesyalasimulacinde yacimientos.ANLISIS DE FLUIDOS PVT COMPOSICIONAL9El anlisis PVT composicional, se aplica en diversos tipos de yacimientos de aceite negro extrapesado, aceite negro, aceite voltil, gas y condensados; gas hmedo y gas seco; el anlisis cromatogrfico y criognico se aplica en pruebas de composicin de fluidos con definicin hasta C11+ (P.M. experimentales) y C30+ (P.M. tericos); en la densidad y peso molecular de las fracciones C7+; en la composicin de gases y condensados de los trenes de separacin muestreados en campo o en plataforma; mientras que la tcnica de determinacin de viscosidad se aplica al estudio de la viscosidad de fluido en la regin bajosaturada a diferentes presiones y temperaturas, y de aceites residuales a presin atmosfrica.10OBJETIVOS:

El anlisis PVT consiste en simular en el laboratorio el agotamiento de presin de un yacimiento.

La validacin de un anlisis PVT comprende la revisin de la representatividad de la muestra y la consistencia de los resultados obtenidos en el laboratorio.

Para que los resultados que arroje una prueba PVT puedan ser usados, es decir, que sean confiables la prueba debe sertanto representativa como consistente.

La informacin de estudios PVT es de gran importancia en la identificacin de los mecanismos de recobro, el comportamiento de flujo de los pozos y la simulacin composicional de los yacimientos.

11El volumende muestras que setoma para laspruebas debe sersuficiente para la correcta realizacin de las mismas.

Un buen acondicionamiento del pozo garantiza en gran parte la representatividad de la muestra.

La recombinacin gas-lquido de las muestras depender de la RGC producida, por lo que esta debe ser el valor obtenido una vez estabilizado el pozo.El estudio PVT para estos fluidos est dividido entres grandes partes:

1.Estudio composicional de la mezcla.

2.Comportamiento volumtrico a composicin constante.

3. Comportamiento volumtrico ycomposicional a volumenconstante delyacimientoypresin decreciente.

El estudio composicional es similar al que se lleva a cabo en los ensayos sobrepetrleos negros. En el estudio a composicin constante se registran tres parmetros fundamentales del sistema:a) La presin de roco, que permite establecer, fundamentalmente, la representatividad de la muestra.b) La relacin entre las variables termodinmicas presin y volumen a temperatura de yacimiento.c) La curva de lquido retrgrado acumulado, en funcin de la presin.

MUESTREO Y VALIDACION DE PRUEBAS PVT DE GAS CONDENSADO.13INFORMACIN OBTENIBLE DE PRUEBAS PVT.

Anlisis composicional de los fluidos separados y del yacimiento incluyendo peso molecular y densidad de los heptanos y componentes ms pesados (o en general delpseudo componente ms pesado).

Comportamiento isotrmico presin volumen (PV) a temperatura constantes del yacimiento. Determinacin del punto de roco.

Agotamiento isovolumtrico e isotrmico de presin del fluido de yacimiento incluyendo el anlisis composicional del gas producido a varias presiones de agotamiento.

Determinacin del GPM del gas producido a las presiones de agotamiento14ECUACIONES DE ESTADO (PENG ROBINSON Y REDLIK-KWONG-SOAVE.La ecuacin de estado de Peng y Robinson (EDE-PR) es comnmente considerada como la mejor ecuacin de estado cbica de dos parmetros propuesta hasta ahora. Como las ecuaciones de estado Redlich Kwong (RK), Redlick-Kwong-Soave (RKS) y otras de dos parmetros, la ecuacin de PR es una modificacin de la ecuacin de van der Waals publicada en 1873. Esta ecuacin permite calcular mejores densidades de lquidos, presiones de vapor constantes de equilibrio para hidrocarburos que las ecuaciones de RK y RKS.Las ecuaciones de estado semiempiricas generalmente expresan la presin (P) como una suma de dos presiones, una presin de repulsin (Pr) y una de atraccin (Pa) en la forma siguiente:

P = Pr + Pa

Pr es calculada por medio de una ecuacin similar a la de van der Waals

RTPR = v b 15Las ecuaciones de estado semiempiricas generalmente expresan la presin (P) como una suma de dos presiones, una presin de repulsin (PR) y una de atraccin (PA) en la forma siguiente:

PR es calculada por medio de una ecuacin similar a la de Vander Waals

Y PA por una ecuacin nueva que representa la modificacin hecha por Peng y Robinson a la ecuacin original de van der Waals.

16Las unidades de la ecuacion dependen del valor de R.

Por ejemplo, para R=10.73 (lpca*pie^2)/(lbmol*R) las unidades a usar son

Aplicando la ecuacin al punto critico donde la isoterma critica presenta un punto de inflexin en el cual se cumple

Como se puede observar, la ecuacin de PR, como todas las ecuaciones de estado cubicas de dos parmetros, arroja un valor constante de Zc=0.307 (factor de compresibilidad critico) para todos los hidrocarburos. Esta es una de las limitaciones ya que todos los hidrocarburos parafinicos presentan Zc < 0.3 y diferentes entre si. Sin embargo, las otras ecuaciones de estado (RK, RKs, etc) arrojan valores Zc mayores que la de PR.Se obtienen las siguientes expresiones para a(Tc) y Zc.Para temperaturas diferentes a la critica, la ecuacin fue modificada por Peng y Robinson en la forma siguiente:

Mientras que b permanece constante con temperatura.En la ecuacin, depende de la temperatura reducida, Tr = T/Tc y del factor acntrico de Pitzer, W. este factor se obtiene de la ecuacin:

En 1979, Robinson y Peng, propusieron modificar la ecuacin para componentes pesados (W > 0.49)

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La ecuacin puede escribirse en funcin de Z de la forma siguiente.La ecuacin tiene una o tres races reales. Cuando se aplica a la fase gaseosa la raz mayor corresponde al factor de comprensibilidad del gas, y cuando se aplica a la fase liquida la raz menor corresponde al factor de compresibilidad del liquido.

Para una mezcla de hidrocarburos, Peng y Robinson proponen usar lla siguiente regla de mezcla presentada por Zudkevitch y Joffe.

Siendo:

Se puede simplificar de la siguiente forma:Reemplazando las ecuaciones y expandiendo las sumatorias para 3 componentes s tiene,

22Para una mezcla gaseosa o liquida se reemplazan los valores de las ecuaciones, de las cuales se puede determinar las propiedades intensivas de la mezcla gaseosa o liquida.

Una de las mayores ventajas de la EDE-PR es que puede aplicarse tanto a la fase gaseosa como a la fase liquida dentro de un amplio rango de presiones y temperaturas.MODELO MATEMTICO DE REDLICH-KWONG

Donde:

R = constante de los gases (8.31451 J/molK).

Introducida en1949, la ecuacin de Redlich-Kwong fue una mejora considerable sobre las otras ecuaciones de la poca. An goza de bastante inters debido a su expresin relativamente simple. Aunque es mejor que la ecuacin de Van der Waals, no da buenos resultados sobre la fase lquida y por ello no puede usarse para calcular precisamente los equilibrios lquido-vapor. Sin embargo, puede usarse conjuntamente con expresiones concretas para la fase lquida en tal caso.La ecuacin de Redlich-Kwong es adecuada para calcular las propiedades de la fase gaseosa cuando el cociente entre la presin y la presin crtica es menor que la mitad del cociente entre la temperatura y la temperatura crtica.

24MODELO MATEMTICO DE SOAVE

es elfactor acntricodel compuesto. Para el hidrgeno:

En1972Soavereemplaz el trminoa/(T) de la ecuacin de Redlich-Kwong por una expresin (T,) funcin de la temperatura y delfactor acntrico. La funcin fue concebida para cuadrar con los datos de las presiones de vapor de los hidrocarburos; esta ecuacin describe acertadamente el comportamiento de estas sustancias.

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