(08) propiedades pvt y flujo multifásico
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PROPIEDADES PVY Y FLUJO MULTIFÁSICOTRANSCRIPT
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19/06/20081
PROPIEDADES PVT Y FLUJO MULTIFSICO
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19/06/20082
Objetivos:
1)
Explicar la presin del punto de burbuja, factor de volumen y relacin gas/crudo producido y cmo impactan en el diseo de la bomba.
2)
Calcular el gas libre presente.
3)
Utilizar esta informacin para el diseo de la bomba y determinar dnde colocar la bomba en el pozo.
Propiedades PVT
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19/06/20083
Propiedades PVT
Hasta el momento, no hemos visto en detalle el fluido producido.
Nos hemos concentrado bsicamente en el diseo del equipo bombeando lquido.
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19/06/20084
Realmente, no estamos interesados en cualquier lquido, ya que no todos se venden a casi $100,00 por barril, por eso preferimos el petrleo.
Propiedades PVT
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19/06/20085
Si estamos produciendo petrleo, afectar
nuestros clculos de bombeo, entonces hay que considerar el impacto y tratar de estimarlo.
Propiedades PVT
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19/06/20086
Una de las reas de mayor preocupacin es el gas libre. Las bombas BES son buenas, pero son psimos compresores.
El gas libre en el fluido producido, ocupa espacio en el impulsor que podra ser ocupado por el crudo. Esto reduce la eficiencia volumtrica.
Propiedades PVT
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19/06/20087
Adicionalmente, por lo ligero del gas, el
impulsor no puede transferir fuerza centrfuga suficiente a la bomba para desarrollar una buena altura en el fluido total.
Propiedades PVT
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19/06/20088
Se nota que el gas est
tomando espacio y la bomba maneja menos fluido.
Propiedades PVT
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19/06/20089
Si se llena todo el impulsor de gas, esto bloquear
la bomba y sta dejar
de producir.
Es muy importante realizar un buen estimado del gas libre.
Propiedades PVT
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19/06/200810
Primero, debemos ver de dnde viene el gas.
El petrleo es una mezcla compleja de hidrocarburos que vara de molculas pequeas a grandes. Las pequeas como el metano y el etano son gas en condiciones de superficie, pero se pueden disolver en el fluido de fondo.
Propiedades PVT
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19/06/200811
Aromticos: Cn H2n-6
Parafinas (Alcanos): Cn H2n+2Isoparafinas
+ S,N,O en compuestosorgnicos hasta un 5%
Principales componentes de los petrleos
Alto contenido de cicloparafinas pesadas
Cicloparafinas(Naftenos): Cn H2n
Propiedades PVT
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19/06/200812
Aqu
se visualizan los fenmenos fsicos asociados con los cambios de fase, manteniendo la temperatura constante e incrementando la presin.
En la figura A se muestran a las fases de petrleo y gas a la presin atmosfrica (14.7 lpca), representando las condiciones fiscales (si la temperatura es 60
F), donde todo el gas est
en la fase vapor, y el petrleo es petrleo muerto.
Propiedades PVT
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19/06/200813
Si se incrementa la presin del gas (figura B), algo del gas se disuelve en la fase lquida. La cantidad de gas en solucin est
representada por la relacin gas en solucin
petrleo, Rs
(PCS/BF). As, a presiones ms altas, menos gas libre est
presente, y el volumen de gas libre se reduce debido a su compresibilidad; al mismo tiempo, el volumen de la fase lquida se incrementa debido a la adicin del gas disuelto.
Propiedades PVT
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19/06/200814
La relacin del volumen a condiciones in situ para el volumen a condiciones estndar de la fase de petrleo es el factor volumtrico del petrleo, Bo
(bbl/BF).
El factor volumtrico del petrleo, es siempre mayor que 1.0 a presiones superiores a la atmosfrica, si el gas presente est
disuelto en la fase lquida.
Propiedades PVT
estndar) es(condicion'O
situ)in es(condicionOO V
VB =
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19/06/200815
Propiedades PVT
El factor volumtrico del gas, denotado por Bg
(PC/PCS),sin embargo, es mucho menor que 1 debido a la gran compresibilidad de la fase gaseosa. El proceso del gas libre disolvindose en la fase lquida contina, mientras la presin permanece debajo de la presin de burbuja, Pb
(psia). El petrleo bajo estas condiciones se conoce como petrleo saturado, puesto que contiene todo el gas que puede disolver a una condicin particular de presin y temperatura.
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19/06/200816
Propiedades PVT
En la presin del punto de burbuja, Pb
, la ltima burbuja de gas se disuelve, resultando en una sola fase lquida sin gas libre, como se muestra en la figura C. Bajo estas condiciones, la relacin gas en solucin
petrleo alcanza un valor constante. Para los pozos que producen sobre la
presin del punto de burbuja, la relacin gas en solucin
petrleo es igual a la relacin gas en solucin
petrleo producida. Esto es Rs
= Rp
,
ya que todo el gas disponible est
en solucin.
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19/06/200817
Propiedades PVT
Un incremento adicional en la presin resulta en una ligera compresin del petrleo. Los yacimientos de petrleo que tienen la presin sobre la presin del punto de burbuja se llaman yacimientos subsaturados, ya que stos tienen la capacidad de disolver ms gas libre en el caso que estuviera presente, figura D.
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19/06/200818
Si tomamos el fluido del yacimiento, que inicialmente es todo lquido y bajamos la presin, los componentes pequeos como el metano pueden migrar y formar gas. La presin a la cual las burbujas de gas comienzan a aparecer se llama presin de burbuja.
Propiedades PVT
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19/06/200819
Estamos interesados en las propiedades del fluido que queremos producir: presin, volumen y temperatura.
Veamos qu
le sucede al crudo cuando la presin y la temperatura cambian.
Propiedades PVT
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19/06/200820
P
T
C2 C7PCPC
PC50/50 C2 /C7
Lquido & gas
LquidoVapor L V
LV
El lquido y el vapor no se diferencian en el Punto Crtico puesto que sus densidades son las mismas.
P
T
Primera burbuja de gas,el Punto de Burbuja
ltima gota de lquido,el Punto de Roco
Lquido GasLquido y Gas enequilibrio
PCfase densa
P
P
T
T
Propiedades PVT
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19/06/200821
Propiedades PVTSISTEMAS DE HIDROCARBUROSSISTEMAS DE HIDROCARBUROS
A es un Gas Seco ningn punto del proceso de produccin cae en la regin de dos fasesB es un Gas Hmedo es siempre seco en el yacimiento pero condensa un pequeo % en superficieC es un Gas Condensado Retrgrado puede ingresar a la regin de dos fases en el yacimientoD es un Petrleo Voltil alta relacin gas petrleo justo bajo el punto de burbuja. Alta reduccin de volumen del petrleo yacimiento a superficieE es un Petrleo Negro - relativamente baja relacin gas petrleo y baja reduccin de volumen de petrleo
Condiciones delseparador
E D C B A
lquido y gas en equilibrioslo lquido slo gas
PC
P
T
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19/06/200822
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19/06/200823
Se nota el incremento de volumen hacia el punto de burbuja y luego la disminucin cuando el gas es liberado (por qu?)
Propiedades PVT
Pi
Pb
P
Patm Patm
1.310 bbl1.333 bbl
1.210 bbl 1.040 bbl 1.000 bbl
GAS LIBRE2.990 PC
GAS LIBRE676 PC GAS LIBRE
567 PC
Pi = 3500 lpca
Ti = 160 F
Pb = 2500 lpca
Ti = 160 F = Tb
Pi = 3500 lpca
Ti = 160 F
Pi = 3500 lpca
Ti = 160 F
Pi = 3500 lpca
Ti = 160 F
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19/06/200824
Vemos que si queremos producir 1.00 barril de petrleo en la superficie, necesitaremos producir ms en el fondo.
Esto significa que tenemos que disear una bomba un poco ms grande de lo que disearamos para un lquido sin gas en solucin, como el agua.
Propiedades PVT
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19/06/200825
Otro punto que se puede observar, es que el gas libre, dependiendo de la presin y la temperatura, puede ser mayor en volumen que el petrleo producido.
Debido a que no es fcil producir gas libre, es muy importante saber cul es el volumen.
Propiedades PVT
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19/06/200826
Propiedades PVTLa relacin entre el volumen de petrleo en el fondo y el volumen de petrleo en la superficie se llama Factor Volumtrico del Petrleo, Bo
. Simplemente es la relacin del volumen de petrleo in situ y el volumen estndar.
estndar) es(condicion'o
situ)in es(condicionoo V
VB =
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19/06/200827
El grfico muestra un comportamiento tpico del Bo
cuando la presin se incrementa. A presin cero, los dos volmenes son iguales. Al incrementarse la presin, el Bo
llegar
hasta un mximo en el punto de burbuja del fluido. Por encima del punto de burbuja disminuir
un poco.
Propiedades PVT
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500
F
a
c
t
o
r
V
o
l
u
m
t
r
i
c
o
d
e
l
P
e
t
r
l
e
o
-
b
b
l
/
B
F
Presin - lpca
1.10
1.20
1.30
1.00
1.40
P
r
e
s
i
n
d
e
l
P
u
n
t
o
d
e
B
u
r
b
u
j
a
-
P
b
-
19/06/200828
Este grfico muestra la cantidad de gas disuelto en solucin hasta alcanzar el punto de burbuja. Por encima de este punto, no se puede disolver ms gas en el petrleo, por lo que se lo conoce como petrleo subsaturado.
Propiedades PVT
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500
R
e
l
a
c
i
n
g
a
s
d
i
s
u
e
l
t
o
-
p
e
t
r
l
e
o
P
C
S
/
B
F
Presin - lpca
200
400
600
0
800
P
r
e
s
i
n
d
e
l
P
u
n
t
o
d
e
B
u
r
b
u
j
a
-
P
b
P
r
e
s
i
n
I
n
i
c
i
a
l
-
P
i
567 PCS/BF
-
19/06/200829
Propiedades PVTDiagrama de relaciones de volumen en la regin de dos fases
+ +A
DC
E
B
F
LA PRESIN DEL RESERVORIO
DECLINA CON LA PRODUCCIN
EL PETRLEO PRODUCIDO EN SUPERFICIE SUFRE UNA REDUCCIN DE PRESIN Y TEMPERATURA
PbTrP2Tr
P1Tr
PETRLEOPETRLEO PETRLEO
GAS LIBERADO
GAS LIBERADO
EXPANSIN DEL GAS PREVIAMENTE
LIBERADO
DESPRENDIMIENTO Y GRAN EXPANSIN DE GAS
GAS LIBERADO
P3Tsep
P4Tstk
P P
X 100
-
19/06/200830
Propiedades PVTDiagrama de relaciones de volumen en la regin de dos fases
+ +A
DC
E
B
F
LA PRESIN DEL RESERVORIO
DECLINA CON LA PRODUCCIN
EL PETRLEO PRODUCIDO EN SUPERFICIE SUFRE UNA REDUCCIN DE PRESIN Y TEMPERATURA
PbTrP2Tr
P1Tr
PETRLEOPETRLEO PETRLEO
GAS LIBERADO
GAS LIBERADO
EXPANSIN DEL GAS PREVIAMENTE
LIBERADO
DESPRENDIMIENTO Y GRAN EXPANSIN DE GAS
GAS LIBERADO
P3Tsep
P4Tstk
P P
X 100
PbP1
P2
P3P4
Tstk TrTsepTEMPERATURA
P
R
E
S
I
N
LQUIDO
GAS
ABCD
EF
PC
-
19/06/200831
Estas propiedades son muy importantes para nosotros, ya que tendrn un gran impacto en cmo vamos a producir los pozos y en algunos casos, determinarn la rentabilidad de los pozos.
Propiedades PVT
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19/06/200832
Desafortunadamente, de vez en cuando no se dispone de informacin, en estos casos debemos estimarla.
Usualmente se estima con las correlaciones PVT que estn basadas en el modelo "petrleo negro".
Propiedades PVT
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19/06/200833
El trmino "petrleo negro" simplemente se refiere a que el crudo tiene dos componentes. En otras palabras, petrleo y gas.
En realidad, el modelo petrleo negro es una simplificacin muy grande, puesto que cuando la presin y la temperatura bajan, el petrleo cambiar
su composicin al mismo tiempo que el gas es liberado.
Propiedades PVT
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19/06/200834
Una correlacin se basa en varios ejemplos de crudos con variaciones en la relacin gas disuelto -
petrleo, gravedad, etc.
El resultado es una expresin matemtica o en modelos antiguos, un grfico que permite estimar propiedades de nuestro inters basndonos en las propiedades que ya conocemos.
Propiedades PVT
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19/06/200835
Un ejemplo de esto, es la correlacin que predice el punto de burbuja. Existen diversidad de correlaciones disponibles pero ninguna de ellas es siempre la mejor opcin.
Se dispone de esta correlacin en forma de grfico y ecuacin.
Propiedades PVT
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19/06/200836
Correlacin de Standing Relacin Gas en Solucin -
Petrleo
Propiedades PVT
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19/06/200837
La siguiente ecuacin, es una relacin matemtica, que dar
los mismos resultados que el grfico.
Ecuacin para calcular el gas en solucin en caso de conocer el punto de burbuja.
Donde:Rsb
= Gas en solucin en el punto de burbuja = RpPb
= Presin en el punto de burbuja -
lppcT
= Temperatura en FahrenheitAPI
= Gravedad del crudo en APIg
= Gravedad especifica del gas (Aire = 1.0)
=
))0.0125(API - )(0.00091(T
0.83
g
pb 10
R 18P
0.831
0.00091(T)
)0.0125(APIb
gsb 1010
18PR
=
Propiedades PVT
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19/06/200838
No podemos medir las propiedades de fondo directamente, pero necesitamos saber cules son. Por ejemplo cuando disponemos de la siguiente informacin:
API = 35
T = 225 Fg
= 0.85
Pb
= 2500 lppc
Propiedades PVT
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19/06/200839
Sustituyendo valores:
0.831
0.00091(T)
)0.0125(APIb
gsb 1010
18PR
=
Propiedades PVT
6191010
18250085.0R
0.831
5)0.00091(22
0.0125(35)
sb =
=
Rsb
= 619 PCS/BF
-
19/06/200840
La correlacin de Standing puede ser usada para predecir el punto de burbuja, si se conoce la relacin gas/petrleo. Las correlaciones son usadas al revs cuando no se conoce el punto de burbuja.
Propiedades PVT
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19/06/200841
En este caso aplicaremos la ecuacin para determinar Pb
. A continuacin tenemos la siguiente informacin:
API = 25
T = 187 Fg = 0.7
Rsb
= 1000 PCS/BF = Rp
Propiedades PVT
-
19/06/200842
Propiedades PVTLa ecuacin de Standing para calcular la presin del punto de burbuja:
Sustituyendo los valores
Pb
= 5389 lppc
=
))0.0125(API - )(0.00091(T
0.83
g
pb 10
R 18P
53891070.0
1000 18P )0.0125(25) - 87)(0.00091(10.83
b =
=
-
19/06/200843
En caso de no tener el punto de burbuja, conociendo la relacin gas/petrleo producido, podemos calcular el punto de burbuja para el resto de los clculos.
Propiedades PVT
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19/06/200844
Particularmente, hay que tener cuidado al aplicar este caso. Esto puede ser verdad en nuestra industria, ya que tpicamente las BES no son usadas hasta que el yacimiento haya alcanzado madurez.
Por tal motivo, el yacimiento ha estado produciendo por mucho tiempo.
Propiedades PVT
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19/06/200845
Las caractersticas del yacimiento cambian dramticamente con el tiempo y si usamos los datos de hoy, no sera representativo para el yacimiento inicialmente producido.
Por ejemplo todo yacimiento tiene un punto de burbuja y normalmente no cambia mucho con el tiempo.
Propiedades PVT
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19/06/200846
El punto de burbuja es una caracterstica real del mismo crudo. Es verdad que el punto de burbuja puede incrementarse un poco con el tiempo, si el yacimiento est
produciendo debajo de ste (el gas
migra del crudo dentro del yacimiento), este incremento ser
mnimo.
Propiedades PVT
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19/06/200847
Por otro lado, la relacin Gas/Petrleo producida, tambin puede cambiar con el tiempo. Se puede ver grficamente:
Propiedades PVT
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19/06/200848
Comportamiento de un yacimiento saturado
PRODUCCIN ACUMULADA
R
E
L
A
C
I
N
G
A
S
-
P
E
T
R
L
E
O
P
R
O
D
U
C
I
D
A
P
P
R
E
S
I
N
E
S
T
T
I
C
A
Rp
PI
N
D
I
C
E
D
E
P
R
O
D
U
C
T
I
V
I
D
A
D
Propiedades PVT
-
19/06/200849
Si usamos la RGP para calcular el punto de burbuja, dependiendo donde el yacimiento est
produciendo durante
su vida til, podemos calcular muchos y diferentes puntos de burbuja.
Propiedades PVT
TIEMPO - AOS
R
E
L
A
C
I
N
G
A
S
-
P
E
T
R
L
E
O
P
R
O
D
U
C
I
D
A
P
C
S
/
B
F
Rp
1000
2000
3000
0
500
1500
2500
Rp que dar Pb correcto
Rp que dar Pb
alto
Rp que dar Pb
alto
Rp que dar Pb
alto
Rp que dar Pb bajo
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19/06/200850
A pesar de tener una presin de burbuja reportada en los anlisis PVT, es
buena idea obtener la presin
de punto de burbuja mediante correlaciones.
No se sorprenda si la presin de burbuja dada no se corresponde con la calculada usando las correlaciones PVT, basadas en la RGP producida.
Propiedades PVT
-
19/06/200851
Adicionalmente a la presin de burbuja, necesitamos conocer el factor volumtrico del petrleo (Bo
). Esto se debe a que el crudo ocupar
ms volumen en el
fondo que en la superficie.
La
razn es que en el fondo, el crudo tiene gas disuelto a una presin mayor y tambin estar
a
mayor temperatura, lo cual causar
expansin.
Propiedades PVT
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19/06/200852
Deberamos considerar el Bo
al disear bombas, debido a la necesidad de una unidad que produzca un mayor volumen en el fondo para obtener el requerido en la superficie.
Si no se considera el Bo
, se puede llegar a subdisear una bomba y se pueden afectar las caractersticas en la operacin de levantamiento del fluido.
Propiedades PVT
-
19/06/200853
Como consecuencia, la bomba tendr
que producir 1300 BPD (o ms) en el fondo para darnos 1000 BPD en la superficie.
Obviamente, debemos considerar esto cuando se est
diseando una bomba.
Propiedades PVT
-
19/06/200854
Para crudo saturado (crudo debajo del punto de burbuja), podemos usar correlaciones para predecir cul ser
el aumento de volumen en el
pozo.
Propiedades PVT
-
19/06/200855
Usaremos la correlacin de Bo
de Standing para una ilustracin. Esta correlacin, como mencionamos anteriormente, se da en la forma grfica y como ecuacin. Para usarla, se requiere la gravedad API del crudo, la temperatura, la relacin gas/petrleo y la gravedad especfica del gas.
Propiedades PVT
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19/06/200856
Correlacin de Standing Factor Volumtrico del Petrleo (P
Pb
)
Propiedades PVT
-
19/06/200857
Ecuacin de Standing para Bo
para presiones bajo la presin de burbuja, P
Pb
:
Donde:
yo
= gravedad esp. del crudo
g
= gravedad esp. del gasT = temperatura F
Rs
= relacin gas petrleo PCS/BF
Propiedades PVT
1.175o F0.0001470.972B +=
T1.25RF0.5
o
gS +
=
-
19/06/200858
Afortunadamente, podemos predecir las propiedades del fluido en el fondo basndonos en las propiedades medidas en la superficie. En este caso asumiremos:
API = 40
Temperatura = 200 F Rs
= 450 PCS/BF Gravedad del Gas = 0.85
Pr
< Pb (Yacimiento Saturado)
Propiedades PVT
-
19/06/200859
Propiedades PVTSustituyendo valores:
T1.25RF0.5
o
gS +
=
( ) 4.7052001.2583.085.0504F
0.5
=+
=
1.175o F0.0001470.972B +=
( ) bbl/BF 1.299705.40.0001470.972B 1.175o =+=
-
19/06/200860
La diferencia en el volumen de crudo es ms o menos el 30%. En el caso del gas, el cambio del volumen puede ser mucho ms que en el crudo, ya que el gas se comprime fcilmente.
Recuerde, que esta correlacin es slo para crudos debajo de la presin del punto de burbuja. Qu
pasara por encima del punto de burbuja?
Propiedades PVT
-
19/06/200861
Si usamos Standing por encima del punto de burbuja, podramos predecir el Bo
de acuerdo con la lnea punteada, pero realmente se ver
una pequea disminucin del Bo
. Debido a que no tenemos ms gas que disolver en el crudo y ste es poco compresible.
Propiedades PVT
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500
F
a
c
t
o
r
V
o
l
u
m
t
r
i
c
o
d
e
l
P
e
t
r
l
e
o
-
b
b
l
/
B
F
Presin - lpca
1.10
1.20
1.30
1.00
1.40
P
r
e
s
i
n
d
e
l
P
u
n
t
o
d
e
B
u
r
b
u
j
a
-
P
b
-
19/06/200862
Por tal motivo, necesitamos calcular el factor de compresibilidad del crudo por encima del punto de burbuja. Existe una ecuacin para estimarlo.
Esta correlacin calcula el Bo
por encima del punto de burbuja basndose en el Bo
en ese punto (Bob
).
Propiedades PVT
-
19/06/200863
Correlacin para calcular el Bo
para presiones sobre la presin de burbuja, P > Pb
:
Donde:
y
co
= compresibilidad del crudo, lpca-1
g (114.7)
= g
@ 114.7 lpcaT = temperatura, F
Rs = relacin gas petrleo, PCS/BFPb
= presin de burbuja, lpca
Bob = Bo
@ PbPsep
=presin del separador
Tsep = temperatura del separador , F
Propiedades PVT
( )[ ]P -PcexpBB boobo =
5(114.7) gS
o 10P x API12.611180T17.2R51433
c +++=
( )( ) 4sep10sepsepsepg
g(114.7) 10114.7P
log TAPI0.59121.0)T,(P
+=
-
19/06/200864
Propiedades PVTUsemos el ejemplo que acabamos de realizar. Un punto adicional que
debemos conocer es la presin de burbuja que es 1570 lpc, la presin del separador es 60 lpca y la temperatura del separador es de 80 F. La gravedad especfica del gas de 0.7 est
dada a las condiciones del separador. Supongamos que se calcula el Bo
a 2000 lpc.
1) Primero calculamos g(114.7)
:
( )( )
( )( )
6627.09468.07.0
9468.010114.7
60log 80400.59121.07.0
10114.7P
log TAPI0.59121.0)T,(P
g(114.7)
410
g(114.7)
4sep10sep
sepsepg
g(114.7)
==
=
+=
+=
x
-
19/06/200865
Propiedades PVT
( ) ( ) ( ) ( )
5o
55o
10x 1.9897c
10x 1.9897100002
40 x 12.616627.0118020017.245051433c
=
=+++=
2) Ahora calculemos la compresibilidad del petrleo co
:
3) Finalmente calculemos el Bo a 2000 lpc:
( )[ ]( )[ ]
bbl/BF1.2879B
bbl/BF1.2879e1.299B
P -PcexpBB
o
2000 -157010x1.9897o
boobo
5
=
==
=
-
19/06/200866
Como se esperaba, el Bo
es menor al que calculamos en el punto de burbuja.
Estas correlaciones nos permiten calcular el Bo
del crudo a cualquier presin y temperatura. Qu
pasar
con el agua?
Propiedades PVT
-
19/06/200867
Normalmente, se trata el agua como incompresible, pero el agua tiende a expandirse con el aumento de la temperatura.
Adicionalmente, el agua disolver
parte del gas. Si esto no fuera verdad, los peces se hubieran muerto.
Propiedades PVT
-
19/06/200868
Se tiene una frmula que se puede usar como una aproximacin:
Si la temperatura es 250 F y la presin es 1500 lpca, el Bw
ser:
(P)3.33x1060)(T10x1.060)(T10x1.21.0B 6 -26 -4 -w ++=
1.0539B
(1500)10x3.3360)(25010x1.060)(25010x1.21.0B
w
6 -26 -4 -w
=
++=
Propiedades PVT
-
19/06/200869
Si necesitamos calcular el Bw
sobre el punto de burbuja, podemos utilizar el mismo mtodo usado para el crudo. De nuevo, se requiere una aplicacin para estimar el factor de compresibilidad del agua.
( )[ ]PPcwbw bweBB =
Propiedades PVT
-
19/06/200870
Se ha calculado el factor volumtrico para el crudo y para el agua, pero todava no hemos considerado el gas.
El gas es altamente compresible, por tal motivo, la presin de fondo tendr
un gran efecto en el
volumen del gas.
Propiedades PVT
-
19/06/200871
Normalmente, los cambios de volumen del gas son calculados por la "Ley del Gas Ideal ". Un "Gas Ideal" es aquel que obedece esta ley. La ley dice lo siguiente:
PV = nRTDonde:
P = presin absoluta
V = volumenn = nmero de moles de gas
R = constante universal de los gasesT = temperatura absoluta
Propiedades PVT
-
19/06/200872
Se puede ordenar la ecuacin de la siguiente manera:
Sin importar cual sea la temperatura y la presin, la cantidad de gas no puede cambiar, por tal razn, se utiliza esta caracterstica para calcular el volumen a cualquier otra P y T, si se tiene un punto de partida.
Propiedades PVT
RTPVn =
-
19/06/200873
1
11
RTVPn =
2
22
1
11
TVP
TVP =
21
2112 PT
TVPV =
2
22
RTVPn =
n = n
Propiedades PVT
-
19/06/200874
El nico problema con la ley de gas ideal, es que realmente no existe un gas ideal. Por otro lado, es conveniente usar la ley.
Se puede aplicar un factor de correccin z
para hacer que la ley funcione.
Propiedades PVT
-
19/06/200875
El factor z
cambia con el tipo de gas al igual que con la presin y la temperatura para un gas en particular. Tambin las impurezas como el CO2
y el H2
S afectarn al factor z.
Esto hace que el objetivo de determinar el factor z sea ms difcil, pero todava es conveniente mantener nuestra ecuacin.
Propiedades PVT
-
19/06/200876
Propiedades PVT
-
19/06/200877
Se pueden usar grficos y ecuaciones, a pesar de que las ecuaciones son complejas.
Con cualquiera de los mtodos que usemos para conseguir el factor z, podemos calcular el factor volumtrico del gas en relacin a pies cbicos, PC/PCS.
Propiedades PVT
=
PP
TT
1zB sc
scg
-
19/06/200878
Antes de continuar, se preguntarn por qu
todo esto es tan importante?
Veamos un ejemplo.
Propiedades PVT
-
19/06/200879
Digamos que estamos produciendo un pozo con una alta RGP y la succin de la bomba est
debajo del
punto de burbuja.
Necesitaremos un separador de gas?
A pesar de usar un separador de gas, se bloquear la bomba?
Propiedades PVT
-
19/06/200880
Adems conocemos que este pozo est
produciendo 1000 bpd con 80% de crudo y 3000 PCS/BF. El punto de burbuja es 5372 lpca. La gravedad API del crudo es 35
y las gravedades especficas del agua y
del gas son 1.07 y 0.75 respectivamente. La temperatura en la succin ser
275 F y la presin
de entrada 2800 lpca. El factor z en estas condiciones es igual a 0.87.
Propiedades PVT
-
19/06/200881
Primero calculamos el gas en solucin a la presin de burbuja:
12091010
1853720.75R
1010
18PR
0.831
5)0.00091(27
0.0125(35)
sb
0.831
0.00091(T)
)0.0125(APIb
gsb
=
=
=
Entonces, sin importar cunto gas tengamos, nunca se disolver
ms de 1209 PCS/BF en el crudo.
Ser
posible?
Propiedades PVT
-
19/06/200882
Ahora, calcularemos cuanto se disuelve con una presin de succin de 2800 lppca.
0.831
0.00091(T)
)0.0125(API
gS 1010
18PR
=
5511010
1828000.75R
0.831
5)0.00091(27
0.0125(35)
S =
=
Si el RGP total es 3000, esto significa que tendremos 3000 - 551
2449 PCS/BF de gas libre a la entrada de la bomba.
Propiedades PVT
-
19/06/200883
Luego calculamos:
( ) 3244.8612751.2585.075.0515F
0.5
=+
=
Donde:
Propiedades PVT
1.175o F0.0001470.972B +=
T1.25RF0.5
o
gS +
=
( )bbl/BF1.3852B
1.3852861.32440.0001470.972B
o
1.175o
=
=+=
-
19/06/200884
Clculo del factor volumtrico del agua:
(P)3.33x1060)(T10x1.060)(T10x1.21.0B 6 -26 -4 -w ++=
Para este caso ser:
Propiedades PVT
1.0627B
(2800)3.33x1060)(27510x1.060)(27510x1.21.0B
w
6 -26 -4 -w
=
++=
-
19/06/200885
Luego se calcula el factor volumtrico del gas:
=
PP
TT
1zB sc
scg
Propiedades PVT
PC/PCS0.0065B
0065.0280014.7
520460 275
10.87B
g
g
=
=
+
=
-
19/06/200886
Lo que sabemos:
Bo
= 1.3852 bbl/BF
Rs
= 551 PCS/BFBw
= 1.0627 bbl/BF
RGPlibre = 2449 PCS/BFBg
= 0.0065 PC/PCS
Recuerde que se estn produciendo 1000 bpd con 80% de crudo, la tasa ser
800 bpd. En el fondo tendremos:
qo
= (1000)(0.80)(1.3852) = 1108 bpdPara el agua:qw
= (1000)(0.20)(1.0627) = 213 bpdy para el gasVg
= (2449)(1/5.615)(0.0065) = 2.8 bbl/BF
Propiedades PVT
-
19/06/200887
El fluido total ser
la combinacin del crudo y agua o sea:qL
= 1108 bpd + 213 bpd = 1321 bpd
Para el gas:qg
= (1000)(0.80)(2.8) = 2240 bpd
Se puede calcular el porcentaje de gas libre en la entrada:
Este resultado nos indica la necesidad de un separador de gas.
62.90%13212240
2240qq
qLibre Gas %
Lg
g =+=+=
Propiedades PVT
-
19/06/200888
Algunos programas trabajan con la relacin Vapor/Lquido en vez del porcentaje de gas libre. Fcilmente se puede realizar una conversin de una a otra.
Se pueden hacer algunos cambios:
Si conocemos cualquiera de los dos, se puede calcular el otro:
L
g
Lg
g
qq
(RVL)V/LRelacinyqq
q(GL)LibreGas =+=
RVL11
qq1
qqq
GL1
g
L
g
Lg +=+=+=
RVL1RVLGL
GL1GLRVL +==
Propiedades PVT
-
19/06/200889
Pueden existir varias unidades reportadas para la RGP, adems de PCS/BF, y podra ser necesario realizar una conversin para poder usar las correlaciones. Existen un conjunto de unidades que se utilizan en varios pases como el caso de m3/m3. A pesar de que es posible convertir m3
a PCS y m3
a barriles, hay una manera mas sencilla de hacerlo.
Si reconocemos que m3/m3
es exactamente igual a bbl/bbl, slo multiplicamos por 5.615 para convertirlo a PC/bbl.
Propiedades PVT
Slide Number 1Objetivos:Propiedades PVTSlide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Propiedades PVTPropiedades PVTSlide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Propiedades PVTSlide Number 24Slide Number 25Propiedades PVTPropiedades PVTSlide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Propiedades PVTCorrelacin de StandingRelacin Gas en Solucin - PetrleoPropiedades PVTPropiedades PVTSustituyendo valores:Slide Number 40Propiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTSlide Number 46Slide Number 47Slide Number 48Propiedades PVTSlide Number 50Propiedades PVTSlide Number 52Slide Number 53Slide Number 54Slide Number 55Correlacin de StandingFactor Volumtrico del Petrleo (P Pb)Propiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTSlide Number 69Slide Number 70Slide Number 71Slide Number 72Slide Number 73Slide Number 74Slide Number 75Propiedades PVTSlide Number 77Slide Number 78Slide Number 79Slide Number 80Propiedades PVTPropiedades PVTSlide Number 83Slide Number 84Slide Number 85Propiedades PVTPropiedades PVTPropiedades PVTSlide Number 89