UNIVERSIDAD DE ORIENTENCLEO DE ANZOTEGUIESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADASDEPARTAMENTO DE INGENIERA DE PETRLEOREAS ESPECIALES DE GRADO

BALANCE DE MATERIALES PARA YACIMIENTOS DE GAS CONDENSADO

REALIZADO POR: PROFESOR: Ada Peraza C. I.: 12535420 Jairo Uricare Carmen Castillo C.I:: 19538201

Barcelona, Enero de 20151. Yacimiento: Es una fraccin de una trampa que contiene hidrocarburos y que debe estar conectada hidrulicamente, es decir, que debe existir continuidad de la permeabilidad

2. Factor de compresibilidad bifsico o de 2 fases (Z2f):

El factor de compresibilidad bifsico se obtiene mediante pruebas de laboratorio, partiendo de las condiciones iniciales (pi= p roco, Ni, GCOES), se alcanza la presin P retirando una cierta cantidad de gas (NP, Gpt), manteniendo el volumen y la temperatura.

3. Prediccin del comportamiento de los yacimientos de gas condensadoCambios de fases que frecuentemente ocurren en estos yacimientos: Condensacin retrograda a presiones por debajo de la presin de roco Revaporizacin del condensado retrgrado a bajas presiones Existen varios mtodos para determinar reservas de gas hmedo y gas condensado: Declinacin de presin y declinacin de produccin. Havlena y Odeh (EBM). Mtodo volumtrico. Simulacin de yacimientos.

4. Balance de Materiales.Los mecanismos presentes y responsables del recobro en yacimientos de gas son: Expansin del gas por declinacin de presin. Empuje de agua proveniente de un acufero activo asociado al yacimiento de gas. Expansin del agua connata y reduccin del volumen poroso por compactacin al ocurrir disminucin de la presin de los poros.

La ecuacin de balance de materiales cuando se aplica adecuadamente, puede utilizarse para: Estimar el petrleo (POES) y el gas (GOES) en sito. Estimar la presencia, tipo y tamao de un acufero. Predecir el comportamiento de presin conociendo la historia de produccin del yacimiento. Estimar las profundidades de los contactos agua petrleo, gas petrleo y agua gas. Predecir el comportamiento futuro de los yacimientos.

La ecuacin de balance de materiales se obtiene a partir del siguiente balance:Volumen de los fluidos producidos = Vaciamiento a condiciones de yacimientoa) Los fluidos producidos son:

Gas producido: (Ec.1)Agua producida: (Ec.2)Sumando las ecuaciones 1 y 2 se tiene lo siguiente: (Ec.3)Donde:F: volumen de fluidos producidos.Gp: gas producido acumulado hasta una presin P, PCN.Bg: factor Volumtrico del gas a (P,Tf), BY/PCN.Wp: agua producida acumulada hasta una presin P, BN.Bw: factor volumtrico del agua a (P, Tf), BY/BN.

b) El espacio dejado por el vaciamiento generado por la produccin de los fluidos es llenado por:

Expansin del gas: Expansin del agua connata y reduccin del volumen poroso: Intrusin de agua :

Llenado = ++ (Ec.4)La expansin de agua connata y la reduccin del volumen poroso se pueden obtener de las siguientes ecuaciones generales: (Ec.5) (Ec.6) (Ec.7) (Ec.8)Sustituyendo la ecuacin 6 y 8 en la ecuacin 5 se tiene que: (Ec.9)Sustituyendo la ecuacin 8 en la ecuacin 6 se tiene lo siguiente: (Ec.10)Sumando las ecuaciones 9 y 10 y sacando factor comn la expresin se reduce a: (Ec.11)Donde:G: gas original en sitio, PCN.Bgi: factor volumtrico del gas a (Pi, Tf), BY/PCN.We: intrusin de agua, BY.Cw: compresibilidad del agua, Lpc-1.Vw: volumen de agua connata, BY.Vp: volumen poroso, BY.Swi: saturacin inicial de agua, frac.Cf: compresibilidad de la formacin, lpc.Pi: presin inicial del yacimiento a un tiempo dado, lpc.

Combinando las ecuaciones anteriores se obtiene la ecuacin de balance de materiales (EBM) para un yacimiento no volumtrico de gas, considerando los tres mecanismos de produccin:

La Ecuacin de Balance De Materiales para Yacimientos de Gas se puede expresar en funcin de P/z. Sabiendo que:

Tenemos que:

Reemplazando la ecuacin de Bg y Bgi/BG en la Ecuacin General de Yacimiento de gas y despejando en funcin de P/z, tenemos:

Las suposiciones de este mtodo son: El yacimiento puede ser tratado como un tanque de volumen constante por lo que se puede decir que es un simulador cero dimensional y arroja buenos resultados solo si: La arena gasfera no est comunicada con otras arenas de mayor o menor presin. Existe equilibrio de presiones a travs del yacimiento, lo que implica que no hay grandes gradientes de presin a un tiempo dado. Se dispone de datos confiables de produccin, volmenes acumulados de gas y presiones del yacimiento. El gas en solucin en el agua connata es despreciable. El espacio poroso se encuentra inicialmente ocupado por gas agua connata. El volumen poroso del yacimiento se considera constante. Las presiones y saturaciones se distribuyen en forma continua. La composicin del gas no cambia durante la explotacin del yacimiento. Las propiedades de las rocas y de los fluidos son uniformes. La temperatura del yacimiento es isotrmica, es decir, temperatura constante.

4.1 Aplicaciones del mtodoLa Ecuacin de Balance de Materiales es una herramienta realmente efectiva para el ingeniero de yacimientos debido a que durante muchos aos le ha permitido: Determinar el volumen de petrleo y/o gas originalmente en sitio (N y/o Gi). Calcular el influjo de agua (We). Pronosticar la presin del yacimiento para diferentes volmenes de produccin acumulada (Np).Las dos primeras aplicaciones son de gran importancia tcnica y econmica ya que nos permite conocer el volumen inicial de hidrocarburos en sitio en base a los cuales se trabajara para determinar que cantidad de los mismos puede extraerse bajo condiciones econmicas y operativas existentes, para luego programar el desarrollo y la explotacin de las reservas descubiertas especficamente: Planificacin racional del tiempo requerido para la explotacin econmica de las reservas probadas. Seleccin del mtodo de levantamiento artificial que puede requerirse y el momento ms apropiado para iniciarlo. seleccin del tipo y caractersticas de las instalaciones de separacin de fluidos (gas/petrleo/agua) y los correspondientes factores y dispositivos de funcionamiento y manejo de volmenes producibles.

5. Reconocimiento de un Acufero asociado a un Yacimiento. Grfico de Cole.El grfico de Cole es una herramienta utilizada para distinguir en una forma cualitativa la presencia de un acufero asociado a un yacimiento de gas y la intensidad de dicho acufero. Parte de la ecuacin 13, la cual fue descrita anteriormente. Y que despus de cierto arreglo se obtiene lo siguiente:

Cole propone graficar el trmino del primer miembro F/Et en el eje de las ordenadas y la produccin acumulada Gp, en el eje de las abscisas tal y como se muestra en la figura 4.

Figura 4. Grfico de Cole

6. Clculo de balance de materiales 6.1 Uso de los mtodos de prediccin de yacimientos de gas seco en yacimientos de gas hmedo y condensado El procedimiento a seguir es el siguiente: 1. Usar el factor de compresibilidad del gas hmedo o gas condensado en vez del Z del gas seco en caso de estar por debajo de la presin de saturacin.2. En el caso de BM mientras que el fluido permanezca monofsico en el yacimiento, pueden usarse los clculos de gas seco siempre y cuando se modifique la produccin cumulativa de gas GP para incluir el condensado lquido producido. Esto se debe hacer debido a que el lquido producido en superficie (o la mayor parte de l) se encuentra en el yacimiento en fase gaseosa. Este caso el GP, debe incluir la produccin de gas en los separadores la produccin de condensado y agua convertida en gas (GPequiv.liq).

6.2 Ecuacin de balance de material para yacimientos de gas condensado La ecuacin de balance de materiales para yacimientos de gas condensado viene expresada de la siguiente manera:

6.3 Prediccin en base de datos de laboratorio Este mtodo de prediccin se basa en resultados de prueba PVT de gas condensado de separacin diferencial isovolumetrica donde la fase liquida (condensado retrogrado) permanece inmvil en el fondo de la celda y la fase gaseosa se expande durante el agotamiento de presin. Este proceso es similar al que ocurre durante el agotamiento natural de presin de un yacimiento volumtrico de gas condensado, del cual se produce nicamente la fase gaseosa y el lquido retrogrado queda retenido en los anales porosos ms pequeo de la formacin.

Este mtodo permite calcular especficamente: Volmenes originales de gas (GOES) y condensado (COES) de yacimientos de gas condensado volumtrico con presiones normales (no es necesario tener en cuenta la compresibilidad de la formacin ni la de agua connata). Reservas de gas y condensado a diferentes presiones durante el agotamiento natural. Historias de produccin y composicin del gas (separado) y del condensado (tanque), as como tambin de la relacin gas condensado (RGC). Volumen de condensado retrogrado a diferentes presiones. Porcentajes de recobro de gas y condensados a una presin de abandono dada.

6.5 Tcnica de Havlena y Odeh.Partimos de la Ecuacin de Balance de los Materiales en su forma general:Havlena y Odeh parten de la ecuacin de balance de materiales para yacimientos no volumtricos (Ec.12) basndola como una lnea recta, apuntando lo siguiente:

(Ec.13)Donde: F: volumen de fluidos producidos.Et: mecanismos de produccin. We: intrusin de agua. O lo que es lo mismo existen trminos de la EBM que corresponden a extracciones (F) y otros a expansiones (E), segn la clarificacin de Havlena y Odeh.

6.5.1 Tcnica de Havlena y Odeh para Yacimientos de Gas Seco sin Intrusin de Agua.Partiendo de la (Ec.13) se tiene lo siguiente:

(Ec.14)Donde el volumen de fluidos producidos (F) viene representado por la (Ec.3).El trmino Et representa los mecanismos de produccin y esta dado bajo la siguiente expresin:

(Ec.15)

(Ec.16)

(Ec.17)Donde: Eg: expansin de la capa de gas.Efw: expansin del agua connata y reduccin del volumen poroso.Bg: factor volumtrico del gas. Bgi: factor volumtrico del gas a (Pi, Tf), BY/PCN.Cw: compresibilidad del agua, lpc-1.Cf: compresibilidad de la formacin, lpc.Swi: saturacin inicial de agua.Pi: presin inicial del yacimiento a un tiempo dado, lpca.

Un grfico de F en funcin de Et resultar una lnea recta que pasa por el origen (Figura 5) cuya pendiente es GOES (gas original en sitio).

F(BY)

m=G

Et (BY/BN)

Figura 5. EBM como una lnea recta para yacimientos de gas seco sin intrusin de agua.

6.5.2 Uso de la Tcnica de Havlena y Odeh para yacimiento de gas hmedo y yacimiento de gas condensado sin intrusin de agua. Si el yacimiento presenta condensacin

(Ec.20)

(Ec.21) (Ec.22)Donde:

: gravedades especficas del condensado y agua del tanque.Mc,Mw: pesos moleculares del condensado y agua de tanque (lb/lbmol).qc, qw: tasas de produccin de condensado y agua en el tanque (BN/D).

6.5.3 Tcnica de Havlena y Odeh para Yacimientos de Gas Seco con Intrusin de Agua.

Partiendo de la (Ec.13): La cual representa la ecuacin de una recta cuya pendiente seria el GOES y el intercepto corresponde a la intrusin de agua (We).

F(BY)

m= GOES

b = We Et (BY/BN) Figura 6. EBM para yacimientos de gas seco con intrusin de agua.

Si observamos la figura 6, se puede pensar que el primer mecanismo de produccin que acta en el yacimiento es la intrusin de agua, y esto no es cierto, ya que el primer mecanismo que aporta energa al yacimiento es la expansin del gas debido a la declinacin de presin, por lo tanto la (Ec.13) debe ser ajustada.Retomando la (Ec.15) y suponiendo la expansin del agua connata y reduccin del volumen poroso despreciable se tiene que:

Sustituyendo en la (Ec.14) tenemos lo siguiente:

(Ec.18)Dividiendo la (Ec.18) entre Eg la ecuacin se expresa de la siguiente manera:

(Ec.19)Una grfica de (F/Eg) en funcin (1/Eg) resultar una lnea recta, donde el intercepto es G (GOES) y la intrusin de agua (We) es la pendiente. (F/ET) b = G

(WE/ET)

Figura 7. EBM para yacimientos de gas seco con influjo de agua.

6.5.4 Tcnica de Havlena y Odeh para Yacimientos de Gas Hmedo con Empuje Hidrulico

Retomando la (Ec.13) Se deben ajustar los trminos para el caso de yacimientos de gas hmedo donde se forman lquidos en superficie, en base a esto podemos reescribir lo siguiente:

(Ec.24)

(Ec.25)

Sabiendo que la (Ec.15) es:

(Ec.26)La ecuacin general de la lnea recta segn Havlena y Odeh tiene la siguiente forma:

Un grfico de F/Et vs We/Et, ser una lnea recta cuyo intercepto en el eje de las y nos permite obtener el GOES.

6.5.5 Tcnica de Havlena y Odeh para Yacimientos de Gas Condensado con Intrusin de AguaLa ecuacin de balance de materiales:

Volumen de fluidos producidos a CY = Vaciamiento a CYPuede escribirse en la forma siguiente para un yacimiento de gas condensado con empuje hidrulico:

(Ec.27)Donde el trmino Gpt fue definido anteriormente bajo la (Ec.56), G representa el gas condensado original en sitio, y B2f y B2fi vienen dados por las siguientes expresiones:

Donde Z2f representa el factor de compresibilidad bifsico.La tcnica de Havlena y Odeh escribe la (Ec.27) de la siguiente manera:

(Ec.28)Donde el volumen de fluidos producidos F viene dado bajo la siguiente expresin:

(Ec.29)

y el trmino Egc para el caso de gas condensado es representado por la siguiente ecuacin:

(Ec.30)El trmino de Gpt se calcula de la siguiente manera:

En este caso el grfico de Cole consiste en graficar lo siguiente:

Y la tcnica de Havlena y Odeh define el grfico de la siguiente manera:

La cual representa una lnea recta cuyo intercepto con el eje y representar el gas condensado original en sitio (GCOES).

Finalmente al obtener el Gcoes se puede obtener el Coes y Goes con las siguientes relaciones:

Donde: