Muestras y Pruebas PVT

Caracterización Física de los Yacimientos

Copyright CIED - Código Curso 325006II - 1

Muestras y Pruebas PVT

CAPÍTULO 2



Viscosidad del Petróleo, o

• Crudo Subsaturado

p => o por expansión.

• Crudo Saturado

p = > o por reducción del gas es solución

En un yacimiento agotado, el crudo tiene una viscosidad mayor que la que tenía el crudo original.



Compresibilidad del Petróleo, Co

• Compresibilidad de una substancia es el cambio unitario de volumen con presión a temperatura constante.

• Co = Compresibilidad del petróleo, • Vo = Volumen.• p = Presión

T

O

OO P

VV

C

1

1lpc



Compresibilidad del Petróleo, Co (cont)

• Esta ecuación se convierte en:

• Crudo Subsaturado

T

o

OO pp

BB

BC

21

021

1

1

bpp 1)(2 bppp

obo BB 1 )(2 oboo BBB

)( ppB

BBC

boB

oboo

bbooBo ppppCBB )(1



Pruebas PVT de Laboratorio

• Incluye las siguientes pruebas:

Composición de la muestra del fluido del yacimiento

Expansión a composición constante (relación pV)

Liberación diferencial isotérmica

Separación instantánea (pruebas de separadores)

Variación de viscosidad de fluidos con presión



Composición del Fluido del Yacimiento

• Cromatografía.• Destilación.• Destilación simulada por cromatografía.• Espectrometría de masas.• Muestras gaseosas sólo cromatografía desde C1 hasta C11 . A

veces sólo hasta C6+ o C7+• Muestra de fondo o recombinada:

- Liberación instantánea en el laboratorio.

- Gas liberado se analiza separadamente del líquido remanente

- Recombinación para obtener composición de la muestra total.



Pruebas de Expansión a Composición Constante

• Liberación instantánea.

• Se realiza en celda de acero de volumen del orden de 1/2 litro, capaz de resistir altas presiones (> 10.000 lpc) y temperaturas (>350°F).

• Se obtienen las siguientes propiedades del crudo.

- Presión de Burbujeo, pb (cambio de pendiente de la

curva V vs p).

- Volumen relativo.- Volumen total del fluido en la celda a una

presión p, dividido por el volumen en el punto de burbujeo, Vb.

- Factor de Compresibilidad

- Función Y:

1b

b

VV

p

ppY



Variación del volumen relativo con presión. Prueba de expansión a composición constante

0.2 0.6

5000

4000

3000

2000

1000

01.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0

Pb=2620 lpcmPR

ES

IÓN

lpc

m

V / Vb



Pruebas de Expansión a Composición Constante (Cont.) funcion Y (Cont.)

• Sistemas compuestos básicamente por hidrocarburos, muestran relación lineal de Y vs. p.

• Si hay presencia de no hidrocarburos (C02, agua) se aleja del comportamiento lineal.

• Si pb del informe es superior a la real, los valores de Y se alejan por encima de la recta.

• Si pb del informe es inferior a la real, los valores de Y se alejan por debajo de la recta.



Gráfico de la funciónY del análisis PVTdel apéndice A

5001.5

2.0

2.5

1000

Pb

1500 2000 2500

Y

P pca



Función “Y” de uncrudo con 40% de CO2

400

2.0

3.0

4.0

5.0

1.0500 600 700 800 900

PR ESIÓ N (lpca)

FU

NC

IÓN

Y



Ejemplo de la función “Y” cuando Pb ha sido sobrestimada

1000

8.0

6.0

4.0

2.0

0.02000 3000

PR ESIÓ N (lpca)

FU

NC

IÓN

Y



Ejemplo de la función “Y” cuando Pb ha sido bajo estimada

1000

2.0

2.2

1.8

1.6

1.4

1.22000 3000

PR ESIÓ N (lpca)

FU

NC

IÓN

Y



Prueba de Liberación Diferencial• Expansión a composición variable.

• Simula el comportamiento de los fluidos durante el agotamiento de presión.

• Se efectúa a través de una serie de separaciones instantáneas

(10 pasos).

• Se pueden obtener las siguientes propiedades del petróleo y gas:

-Relación gas - petróleo en solución, Rsd

-Factor volumétrico del petróleo, Bod

- Factor volumétrico total, Btd

- Densidad del petróleo, od

- Factor de compresibilidad del gas, Z

- Factor volumétrico del gas, Bg

- Gravedad específica del gas, g

- Gravedad API del crudo residual, °API



Bod, Btd, Rsd,vs p de unapruebade liberación diferencial

400

4.6 900

4.2 800

3.8 700

3.4 600

3.0 500

2.6 400

2.2 300

1.8 200

1.4 100

0 0800 1200

PR ESIÓ N lpcm

FAC

TO

RE

S V

OLU

MÉ

TR

ICO

S, B

Y/B

N(V

olum

enes

Rel

ativ

os)

FR

ELA

CIÓ

N G

AS

-PE

TR

ÓLE

O E

N S

OLU

CIÓ

N, P

CN

/BN

1600 2000 2400 28000

T=220 °F°API=35.1



Z, Bg y gd

vs p de unapruebade liberacióndiferencial

4 0 0

0 .0 10 .8 0 .6

0 .0 20 .0 2 0 .7

0 .0 31 .0 0 .8

Z

Bg

gd

0 .0 41 .2 0 .9

0 .0 51 .6 1 .0

0 .0 61 .8

0 .0 72 .0

0 .00 .6 0 .58 0 0 1 2 0 0

PRESIÓ N lpcm

FAC

TOR

DE

CO

MPR

ESIB

ILID

AD

GRA

VED

AD

ESP

ECIF

ICA

(A

IRE=

1)

FREL

AC

IÓN

GA

S-PE

TRÓ

LEO

EN

SO

LUC

IÓN

, PC

N/B

N

1 6 0 0 2 0 0 0 2 4 0 0 2 8 0 00

T= 2 2 0 °F



Prueba de Separadores

• Pruebas de liberación instantánea.• Se realizan en un separador en el laboratorio. Cuantificar

efecto de p y T de separación de superficie, sobre Bo y Rs• La muestra del crudo saturado a pb y Ty se pasa por el

separador y se expande hasta la presión atmosférica.• Para cada presión del separador se obtiene:

- Factor volumétrico del petróleo a pb, Bobf

- Relación gas-petróleo en solución a pb, Rsbf

- Gravedad API del petróleo del tanque

- Composición del gas separado.



Prueba de Separadores (Cont.)

• Al variar la presión del separador se puede obtener una presión óptima.

- Menor liberación de gas.

- Crudo con mayor °API.

- Crudo con menor factor volumétrico.

• Presión óptima de separación = > mayor cantidad de petróleo en el tanque.



Prueba de Viscosidad

• Se determina en petróleo con gas en solución.• Se usa un viscosímetro de bola o uno rotacional

(tipo Haake)• Se calcula o a cualquier p y T• El agotamiento de presión se realiza siguiendo un

proceso de liberación diferencial• La variación de la viscosidad del gas con presión se

calcula por medio de correlaciones.



Limitaciones de las Pruebas de Laboratorio

• La muestra de fluido tomada no representa adecuadamente la composición original de los fluidos del yacimiento.

- La muestra se toma a py < pb

- El pozo produce agua y/o gas libre• Los procesos de liberación del laboratorio no simulan el

proceso combinado diferencial - instantáneo que ocurre en el yacimiento.

• Mucho cuidado al extrapolar resultados de laboratorio al campo.

- Pequeños errores en las pruebas producen graves

errores en B.M, cotejo y predicción.• En el muestreo de separador, pequeños errores (5%) en qo y

qg producen errores en pb del orden de 150 lpc.



Consistencia de los Resultados de un PVT

• Antes de usar un PVT se debe corroborar:

- Temperatura de la prueba.

- Condiciones de recombinación.

..p y T de recombinación en el laboratorio

iguales a las del separador.

.…p y T del separador al tomar muestras de

gas, iguales a las de la toma de la muestra de

líquido.

- Prueba de densidad.

- Prueba de linealidad de la función Y.

- Prueba de balance de materiales.

- Prueba de la desigualdad:

p

RB

p

B sdg

od



Consistencia de los Resultados de un PVT (Cont.)

• Prueba de Densidad.

Densidad del petróleo saturado con gas a pb de la prueba de liberación diferencial debe ser igual a la densidad calculada a partir de las pruebas de separadores.

bof = (Masa de petróleo de tanque + Masa de gas del separador + Masa de gas del tanque) / Unidad de volumen de petróleo a Pb y T.

• Si hay diferencia entre estos valores de densidad, no debe ser superior a 5% para validez.

BY

lbRsepR

BB tansgsgobfobf

woobf ,)()(

0763277,0




• Prueba de linealidad de la función Y.• Gráfico de Y vs. p debe dar una línea recta si el crudo

tiene poca cantidad de componentes no hidrocarburos y las mediciones en el laboratorio fueron hechas con precisión.



Consistencia de los resultados de un PVT (Cont.)

• Prueba de balance de materiales.• Verificar si la Rs experimental de la prueba de liberación

diferencial es igual a la Rs calculada por balance de materiales.• Se requiere de:

- Gravedad API del crudo.

- Relación gas - petróleo en solución a diferentes presiones

- Factor volumétrico del petróleo a diferentes presiones

- Gravedad específica del gas liberado en cada etapa de

liberación.



Consistencia de los resultados de un PVT (Cont.)

PCNm

Vgdi

gigi ,02881,0

BNPCNVRR gisdisdi /1591

Si hay diferencias entre Rs de calculados y experimentales,no debe exceder de 5%.




• Prueba de desigualdad

• Si esta prueba no se cumple en datos suministrados a simuladores numéricos, se envía un mensaje de error.

p

RB

p

B sdg

od



Validación de PVT con Información de Campo

• Resultados de la prueba PVT deben corresponder con el comportamiento de producción de yacimiento.

Pruebas de Producción AnálisPVT

• RGP estable.

•Declinación rápida de presión.

•Incremento rápido de RGP.

•Poca declinación de presión.

• Yacimientos Subsaturados pb < py

•Yacimientos saturados pb = py



Presión Óptima de Separación

Aquella que estabiliza en fase líquida el máximo de moles de la mezcla. Origina:

- Máxima producción de petróleo.

- Máxima gravedad API del crudo.

- Mínima relación gas - petróleo.

- Mínimo factor volumétrico del petróleo.

La prueba de separadores genera la variación de °API, Bobf y Rsbf con presión. Por observación del gráfico se obtiene

la presión óptima de separación.



Efecto de la presióndel separador sobreBofb, Rsfb y °API

501.46

1.48

1.50

1.52

1.54

39.0

40.0

41.0

100 150 200 250 300 350600

PR ESIÓ N D EL SEPAR AD O R , lpcm

RE

LAC

IÓN

GA

S-P

ET

RÓ

LEO

EN

SO

LUC

IÓN

, PC

N/B

N

FAC

TO

R V

OLU

MÉ

TR

ICO

DE

L P

ET

RÓ

LEO

, BY

/BN

GR

AV

ED

AD

AP

I DE

L P

ET

RÓ

LEO

700

800

0

° AP I



Preparación de los Datos PVT para uso en Cálculos

• Para el uso de datos PVT de laboratorio se debe hacer:

- SUAVIZACION DE LOS DATOS DE LA

PRUEBA DE EXPANSION.

- CALCULO DEL PVT COMBINADO.

(Corrección de los datos de la liberación

diferencial por efecto de la instantánea)

- EXTRAPOLACION DE LOS DATOS PVT.



Suavización de los Datos de la Prueba de Expansión

• Pretende corregir inexactitudes de las mediciones de pequeños voluménes.

• Pb y volúmenes relativos totales (V/Vb) deben ser

suavizados, mediante el uso de la función Y.• Procedimiento:

a) Calcular los valores de Y vs. p y graficar en papel normal.

b) Ajustar los puntos a una línea recta del tipo Y=a+bp,

utilizando la técnica de los mínimos cuadrados y en el rango de presiones 0,9 > p/pb > 0,3.

c) Recalcular los valores de Y a partir de la ecuación ajustada en b) y

determinar los nuevos valores de V/Vb.

Yp

pp

V

V b

b

)(1



Cálculo del PVT Combinado

• Corrige los valores de Bod, Rsd y Btd de la prueba de liberación diferencial por efecto de las condiciones de separación:

i) Liberación de gas en el yacimiento diferencial.

ii) En los separadores es instantánea. Por tanto:

iii) Del yacimiento al tanque hay los dos procesos y en consecuencia, hay que

corregir los datos de la liberación diferencial, o sea, construir un PVT combinado.



Cálculo del PVT Combinado (Cont.)

• Moses y Mc Cain, recomiendan usar Rsbf y Bobf de la presión óptima de separación y usar las siguientes ecuaciones:

obft

bObfO

sbfs

b

BB

V

VxBB

RR

PpA



Cálculo del PVT Combinado (Cont.)

•

obd

obftdt

obd

obfodo

obd

obfsdsbdsbfs

B

B

BxBB

B

BxBB

B

BRRRR

ppA

)(



Ejemplo de Ajuste de Datos PVT de Liberación Diferencial a Condiciones de Separador

• Crudo: 40° API. Temperatura de Yac: 220° F.

Resultados de la prueba Ajuste a cond. de separador3PVT

Bo,BY/BNp,lpcm

2620235021001850160013501100 850 600 350 159 0

854763684612544479416354292223157 0

Rsd, PCN/BN

1,6001,5541,5151,4791,4451,4121,3821,3501,3201,2831,2441,075 ( 220°F)1,000 (a 60°F)

Bod,BY/BN Rs,PCN/BN

768684,2611,4545,1482,4422,5364,5307,4250,3186,7125,9-18,7

1,4741,4321,3961,3631,3311,3011,2731,2441,2161,1821,1461,00



Ajuste de datosde Rs diferenciala condicionesde separador

400 800 1200 1600 2000 2400 2800

100

0

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

PRESIÓN, lpcm

RE

LA

CIÓ

N G

AS

- PE

TR

OL

EO

EN

SO

LU

CIÓ

N,

PC

N/B

N

0

BASE: 100 lpcSeparador @75 °FGOR TOTAL = 768

Ps=Rstb-(Rodb-Rsd)BofbBodb

854

768

768 - (964 -763)( )1.4741.600



Ajuste de datos de Bo diferenciala condicionesde separador

400 800 1200 1600 2000 2400 2800

1.10

1.00

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

PRESIÓN, lpcm

FAC

TO

R V

OLU

MÉ

TR

ICO

, P

CN

/BN

0

BASE: 100 lpcSeparador @75 °FGOR TOTAL = 1.474

Ps=Rstb-(Rodb-Rsd)BofbBodb

1.600

1.474

1.474( )1.4741.600



Ejemplo de Ajuste de Datos PVT de Liberación Diferencial a Condiciones de Separador (Cont.)

• Resultados de la prueba de Separador (100 lpc, 75°F):

BNPCNR

BNBYB

sfb

ofb

/768

/474,1

odo

sds

BB

RR

)600,1/474,1(**

600,1/474,1*)854(768*



Extrapolación de Datos PVT

• Cuando la presión de burbujeo (o de saturación) de la muestra es menor que la presión actual del yacimiento.

i) La muestra fue tomada por debajo del CGP.

ii) La muestra fue tomada por encima de las

perforaciones de la zona productora ( presencia de

agua en el fondo del pozo).

iii) py -pwf alrededor del pozo muy alto.

iv) py haya declinado por debajo de pb. Se requiere extrapolar los datos de laboratorio a la py original,

antes de usarlo. Esta extrapolación no debe exceder al 10-15% de la pb medida.

• Se debe aplicar a V/Vb, Bod y Rsd, o y pruebas de separador.



Extrapolación de Valores de

• Se calcula la función Y y se grafica vs. P absoluta • Luego se procede de la forma siguiente:

– Extrapolar la recta Y vs. P hasta la nueva presión de burbujeo, , recta A del gráfico.

– Leer los nuevos valores de Y hasta P = de la recta A.– Determinar los valores de a partir de los Y leidos:

– Con esto se obtiene una nueva tabla de valores de por debajo de la nueva presión de burbujeo =

– A valores de p> , se grafican los valores de obtenidos en el laboratorio ( punto B del gráfico).

bVV

´bV

V

Yp

pp

V

V b

b

)(1 ´

´

bVV

bVV

´bp

´bp

´bp

´bp



Extrapolación de Valores de (cont)

• Se traza una paralela a esta recta desde el punto y se obtiene la recta C. De alli se leen los

nuevos valores de:

bVV

´,1´

bppV

V

b

´´

bb

ppparaV

V



Extrapolación de una prueba P-Vde liberación instantánea a una nueva Pb

8002.0

2.5

3.0

3.5

4.0

1400 2000 2600 3200 38000.90

0.95

Pb

= 2

83

1.7

lp

ca V/Vb

1.00C

B

MEDICIONES DE LABORATORIO

VALORES EXTRAPOLADOS

P, lpca



Extrapolación de Bod y Rsd

• Teniendo los gráficos de Bod vs. p y Rsd vs. p de la prueba de liberación diferencial del PVT, se procede así:

- Si se cumple que Bod o Rsd es lineal entre:

extrapolar la recta p=

• - Si hay curvatura cerca de pb, se debe tener en cuenta esta curvatura. Core Lab. recomienda trazar una vertical en p= y luego trazar una curva que pasando por tenga curvatura similar a la original.

,9,03,0 bp

p

´bp

´bp

´bp



Extrapolación líneal de Bod

Bod

PVT LabExtrapolados

PPb Pb



Extrapolación no líneal de Bod

Bod

PVT LabExtrapolados IG UAL

DISTANCIA

PPb Pb



Extrapolación líneal de Rsd

R sd

PVT LabExtrapolados

PPb Pb



Extrapolación no líneal de Rsd

Rsd

PVT LabExtrapolados IGUAL

DISTANCIA

PPb Pb



Extrapolación de o

• Se basa en que varia linealmente contra la presión (fluidez).

• Se grafican o y vs. P.

• En el gráfico de se traza la línea recta y se extrapola hasta Se leen los valores de entre y y se calculan los correspondientes o .

• Se llevan los valores de o obtenidos arriba al gráfico de o vs. p.

• Por el punto (o , ) se traza una paralela a la recta o vs. p para (p> ). Esto de la variación de o a p>

o1

o1

o1

o1

´bp´bp

´bp´bp

´bp

´bp



Extrapolación de o

PVT LabExtrapolados

Pb Pb

1



Extrapolación de o hasta un nuevo valor de Pb

P, Lpcm

B

A

PVT LabExtrapolados

1.5

1.3

1.1

0.9

o, cps

0.7

0.55 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0

C

E

1

1.5

1.0

DPb=2817 Lpcm

0.7

Pb=2248Lpcm

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Corrección de las Pruebas de Separador

• Se aplican las siguientes ecuaciones:

Esto corrige Rsbf y Bobf en la misma proporción que se corrigieron Rsbd y Bobd.

obd

dobobffob

sbd

dsbsbffsb

B

BxBB

R

RxRR

´´

´´



Propiedades de Fluidos a Partir de las Pruebas de Producción

• Para yacimientos subsaturados sin influjo de agua, el análisis de:

- Comportamiento de producción.

- Historia de presiones

i) Contra tiempo.

ii) Contra NP.Permite inferir valores de pb y Rsb

Observando:

* Constancia de RGP a py >pb.

** Cambio de pendiente de p vs. NP.



Historia de presión-producción de un yacimiento sub-saturado

TIEMPO

1978

1000

75

0

2000

100

3000

6000

9000

RGPPCN/BN

qoBPD

Plpca

3000

400025

50

1979 1980 1981



Variación de P y RGP paraun yacimiento sub-saturado

PETR Ó LEO PR O D U C ID O AC U M U LAD O , M M BN

10000 10 20 30 40 50 60 70

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

P, lpcaY

R G PPC N /BN

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