Gonzalo Rojas, Ph.D

MUESTREO Y VALIDACIÓN DE PRUEBAS DE GAS CONDENSADO Y

PETRÓLEO VOLÁTIL

Tipos de Separación Gas - Condensado

Gonzalo Rojas, Ph.D

1.Separación DiferencialCVD: Constant Volume DepletionVolumen ConstanteComposición Variable

2.Separación Instantánea (Flash)CCE: Constant Composition ExpansionComposición ConstanteVolumen Variable

Gonzalo Rojas, Ph.D

Prueba CVDP1 = PROC P2 < PROC P2

Gas Condensado

Condensado

RetrógradoPrueba CCEP1 > PROC P2 = PROC

Gas Condensado

P3 < P2

Condensado

Retrógrado

Separación de Gas – Condensado en el Yacimiento y Superficie

Gonzalo Rojas, Ph.D

Yacimiento

Instantánea

Diferencial

En zonas alejadas de los pozos donde los fluidos se mueven a muy baja velocidadEn zonas cercanas de los pozos donde los fluidos se mueven a muy alta velocidad

Pozos, Tuberías y Separadores

InstantáneaLas fases de gas y líquido se mantienen en agitación y contacto sin cambio apreciable en la composición total del sistema

¿ Cuándo se deben tomar las Muestras?

Gonzalo Rojas, Ph.D

“En los primeros días de producción antes que la presión caiga por debajo de la presión de rocío y ocurra condensación retrógrada en el

yacimiento”

Si la muestra se toma a Pyac < Proc puede ocurrir:A) Si el condensado es inmóvil:

Proc = Pyac

B) Si hay flujo de condensadoProc > Pyac

Escogencia del Pozo de Prueba

Gonzalo Rojas, Ph.D

Recomendaciones

• Alto Índice de Productividad• Nuevo y poco líquido en el fondo• No debe producir agua• Alejado del Contacto Gas-Petróleo o Gas-

Agua

Condensación Retrógrada en el Yacimiento

Gonzalo Rojas, Ph.D

DISTRIBUCIÓN DE PRESIÓN EN YACIMIENTOS DE GAS CONDENSADO BAJO DIFERENTES

TASAS DE PRODUCCIÓN

DISTRIBUCIÓN DE PRESIÓN ALREDEDOR DE POZOS CON DAÑO (Pwf1)

Y SIN DAÑO (Pwf2)

Acondicionamiento de los Pozos

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Producir a tasas altas (4 – 5 MMPCD) hasta alcanzar una RGC estable

• Reducir la tasa a la mitad y esperar a que la RGC se estabilice

• Seguir reduciendo la tasa hasta alcanzar la mínima tasa estable (Aprox. 1 MMPCD)

• Si es difícil estabilizar el pozo tomar la muestra a una tasa estable

Tipos de Muestreo

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Muestras Recombinadas(El más recomendado en la práctica)

• Muestras de Cabezal(Si está produciendo un fluido monofásico)

• Muestras de Fondo(No se recomienda)

Recomendaciones de la TOTAL para el Muestreo Recombinado

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Las muestras de gas y condensado deben ser tomadas simultáneamente

• El separador debe estar operando a condiciones estabilizadas

• Determinar en forma precisa P, T, qc, qg, RGC• Para el muestreo de gas usar cilindro

evacuado• Para el muestreo del líquido usar la técnica

de desplazamiento de Hg• Las muestras deben ser tomadas en el

separador de alta presión y no en el tanque

Gonzalo Rojas, Ph.D

Toma de muestra de Gas en el Separador

Toma de muestra de Líquido en el Separador

Muestreo de Separador

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Ventajas:Válida para casi todos los tipos de fluidosRecomendado para yacimientos de Gas

CondensadoMenos costoso y riesgoso que el de fondoPermite tomar muestras de gran volumenLas muestras son de fácil manejo en el

laboratorio

Muestreo de Separador (cont)

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Desventajas:Los resultados dependen de la exactitud de

la medición de las tasas de flujoPequeños errores en las tasas de flujo y

recombinación en el laboratorio generan muestras no representativas

Resultados erróneos cuando se tiene separación de gas-líquido deficiente

Muestreo de Fondo

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Ventajas:No requiere de medición de tasas de flujoNo es afectado por problemas de separación

del gas y líquido en el separadorExcelente para gases condensado

subsaturados, siempre y cuando la muestra no se contamine en el fondo del pozo

Muestreo de Fondo (cont)

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Desventajas:No toma muestras representativas cuando Pwf

< Proc

No se recomienda cuando el pozo tiene una columna de líquido en el fondo del pozo

Volumen de muestra pequeñoPuede ocurrir fugas durante las sacadas del

muestreador a superficiePosible pescado por roturas de guaya

Prueba PVT de Gas Condensado

Gonzalo Rojas, Ph.D

EquipoCelda de alta presión con ventana de vidrio de pistón deslizante que permite ver la interface gas-líquido

Procedimiento

Determinación de la composición de las fases

Recombinación de las muestras de gas y líquido

Prueba CCE para determinar la Proc Prueba CVD Prueba de Separador

Gonzalo Rojas, Ph.D

Celda PVT con ventana de vidrio

A: MANÓMETRO JERGUSONB: VENTANA DE VIDRIOC: BOMBA DE HgD: MANÓMETRO BOURDONE-F: EJEG: BAÑO DE AIREG S: GAS SEPARADOH,I,J: VÁLVULASK: LINEA DE CARGAL: LIQUIDOM: MERCURIO

Información obtenible de las Pruebas PVT

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Composición de fluidos• Presión de Rocío Retrógrada• Comportamiento del Yacimiento bajo

agotamiento isovolumétrico e isotérmico Composición de gas producido y del

líquido retrógrado Volumen de condensado retrógrado Factores de compresibilidad Factores volumétricos

• Presión óptima de separación

Gonzalo Rojas, Ph.D

Variación del volumen de condensado retrógado con

presión a 274°F. Gas condensado de la Arena LL-4,

Campo La Ceibita

Variación de la composición del gas retirado (producido) con

Presión

Proceso simulado por las Pruebas PVT de Gas Condensado

Gonzalo Rojas, Ph.D

Las Pruebas PVT de Gas Condensado simulan un proceso de depleción

isotérmico de un yacimiento volumétrico de Gas Condensado, del cual se produce únicamente la fase

gaseosa y el líquido retrógrado queda retenido en el yacimiento

Aplicaciones

Gonzalo Rojas, Ph.D

• Estudio de Balance de Materiales Composicional

• Optimización de separadores• Diseño de proyectos de ciclaje de gas• Presión óptima de mantenimiento• Cálculo de Constantes de Equilibrio

Limitaciones

Gonzalo Rojas, Ph.D

• No simulan producción de condensado retrógrado

• Dificultad en tomar muestras representativas

• Errores experimentales• Tamaño de celdas

Validación de una Prueba PVT de Gas Condensado

Gonzalo Rojas, Ph.D

Representatividad

Tyac=TLab

RGCinc = RGCLab

La prueba de separación instantánea debe mostrar Punto de Rocío, si muestra Punto de Burbujeo, el yacimiento es de petróleo volátil o la muestra estaba contaminada con líquido

Pozo estabilizado Psep y Tsep constantes durante la

toma de las muestras Pyax ≥ Proc

Validación de una Prueba PVT de Gas Condensado (cont)

Gonzalo Rojas, Ph.D

ConsistenciaRecombinación

MatemáticaBalance MolarCriterio de Hoffman –

Separador y Prueba CVD

Recombinación Matemática

Gonzalo Rojas, Ph.D

Zi

Yi

Xi

DPCNqg

DBN

ql

Separador

Tanque

iil

lblbmol

lBllb

ll

PCNLbmol

BlPCN

g

lg

iligi

XMM

M

RGC

XYZ

sep

sep

1379.4

1

Se debe cumplir:

05.0

02.0

exp

exp

exp

exp

7

77

1

11

C

calCC

C

calCC

Z

ZZ

ZZZ

BNBlBN

PCNBlPCN

l

gBNPCN

sepsep BlRGCRGC

qq

RGC

1

Recombinación Matemática (cont)

Gonzalo Rojas, Ph.D

Ft

60100622.0101.8

4.1520133.060615.5

100010263299.001.0

10181.16167.0615.5

0764.06

45.2

0603.0

0425.0

1000

LpcaP

tt

P

Plcn

Plcnt

PP

tpBNLb

lBlLb

l

lcn

lcn

sep

Balance de Masa

Gonzalo Rojas, Ph.D

P = PROC

Vs

Ty yGC

Sroct TRZ

VPN

Proc = Presión de Rocío, Lpca Nt = Lbmol de Gas Condensado a P=Proc

Vs = Volumen inicial de la celda, pie3

Ty = Temperatura del Yacimiento, °R (igual a la de la prueba)

R = 10.73 RLbmol

PieLpca

3

Balance de Masa (cont)

Gonzalo Rojas, Ph.D

V1 = Volumen de Gas Condensado retirado de la celda, pie3

NgC1= Lbmol de Gas Condensado retirado de la celda VgC1 = Volumen ocupado por el Gas Condensado en la celda,

pie3

NgC1 = Lbmol de Gas Condensado en la celda Vl1 = Volumen Condensado Retrógrado, pie3

Nl1 = Lbmol de Gas Retrógrado

P=P1 (< PROC)

Nl1

NgC1

Vgc1

11 , gcNV

111

11

1

1

1

1

1

1

1

1

11

100%

,

gCgCtl

lSgC

ygC

gCgC

tgCgC

ygCgC

NNNN

VVV

RTZVP

N

NNN

RTZVPN

Balance de Masa (cont)

Gonzalo Rojas, Ph.D

P=Pk (< PROC)

Nlk

NgCk

Vgck

gckk NV ,

k

k

k

k

lSgCk

ygCk

gCkkgCk

tgCgCk

ygC

kkgC

VVV

RTZVP

N

NNN

RTZVPN

100%

,

k

igCgCtl ikk

NNNN1

k

igC i

N1

= Masa de Gas total retirada de la celda, lbmol (desde Proc hasta Pk)

Balance de Masa (cont)

Gonzalo Rojas, Ph.D

La Prueba CVD es consistente si: Xi,k > 0

Ngc, k-1

Yi, k-1

K-1

Nl, k-1

Xi, k-1

K

Nl, k

Xi, k

Ngc, k

Yi, k

Ngc, k

kl

kikgckgckiklkikgcki

kiklkikgckgckiklkikgc

NYNNXNYN

X

XNYNNXNYN

,

,,,1,1,1,1,,

,,,,,1,1,1,1,

Balance de Masa en Reversa

Gonzalo Rojas, Ph.D

Vgc2

P2 T

Xi, 2

Yi, 2

V2 Ngc2

Vl2

Vgc1

P1 T

Vl1 Xi, 1

Yi, 1

22112

2

22222

1

111

1

111

2

2,221,11,12,

2,2,2,221,11,1

, ,

gcgclgcl

gc

gcgcgcgc

l

lll

gc

gcgc

l

igcgciligci

iligcgciligc

NNNNN

RTZPVV

NNMVN

RTZVP

N

NYNNXNYN

X

XNYNNXNYN

M

l1

l1

Densidad del Condensado Retrógrado a P1 y T

Peso Molecular del Condensado Retrógrado en la Celda a P1

Se inicia con la muestra presurizada a la presión de burbuja, la cual se debió obtener previamente de la prueba CCE.Se expande la muestra hasta la presión P1 (<Pb), se espera que ocurra el equilibrio y luego se retira gas de la celda a presión constante hasta alcanzar el volumen original.Este procedimiento se repite hasta alcanzar bajas presiones (~700 lpca)

Gonzalo Rojas, Ph.D

CVD PETROLEO VOLATIL

P1 P1Pb P2 P2 Gas

Petróleo Volátil

CHEQUEO DE CONSISTENCIAPRUEBA CVD PETRÓLEO VOLÁTIL

Gonzalo Rojas, Ph.D

Nt = masa de petróleo volátil inicial, lbmolVs = volumen de muestra, pie3

ρl = densidad del petróleo volátil @ Pb, lb/pie3

Ml = peso molecular del petróleo volátil @ Pb, lb/lbmol

l

lst M

VN

Pb

o,i

t

XN

CHEQUEO DE CONSISTENCIAPRUEBA CVD PETRÓLEO VOLÁTIL

Gonzalo Rojas, Ph.D

Vl1 y Vg1 = volúmenes ocupados por las fases líquida y gaseosa, pie3

Nl1 y Ng1 = masas de las fases líquidas y gaseosas, lbmolΔNg1 = masa de gas retirada de la celda, lbmolZg1 = factor de compresibilidad (desviación) del gas @ P1 y TXi,1 y Yi,1 = fracciones molares del componente i en las fases líquida y gaseosaKi,1 = constante de equilibrio del componente i @ P1 y T

1g1gt1l

1g

1g11g

1ls1g

NNNNRTZVPN

VVV

1,i

1,i1,i

1l

1,i1g1g0,it1,i

1,i1l1,i1g1g0,it

XYK

NYNNXNX

XNYNNXN

P1

1,i1g Y,N

1g

1,i1g

VY,N

1l

1,i1l

VX,N

CHEQUEO DE CONSISTENCIAPRUEBA CVD PETRÓLEO VOLÁTIL

Gonzalo Rojas, Ph.D

k,i

k,ik,i

lk

k,igg1k,il1k,igk,i

k,ilk,igg1k,il1k,ig

XYK

NYNNXNYNX

XNYNNXNYNkk1k1k

kkk1k1k

Pk-1 Pk gkN

1gk

1k,i1gk

VY,N

1lk

1k,i1lk

VX,N

gk

k,igk

VY,N

lk

k,ilk

VX,N

Criterio de Hoffman

Gonzalo Rojas, Ph.D

Para una presión dada los puntos correspondientes a diferentes componentes deben alinearse.

Dispersión de puntos y cruce de líneas muestra inconsistencia en la prueba debido a que no se permitió el tiempo necesario para lograr equilibrio termodinámico

cibi

cii

biii

T1

T1

14.7 LogP Logb

T1

T1b vs PK Log

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3F bi

Log

P Ki

Gonzalo Rojas, Ph.D

Gráfico de Hoffmann. Separador del Pozo SVC-8 sc

Gonzalo Rojas, Ph.D

Revisión de consistencia en base al criterio de Hoffmann aplicado a los datos PVT del Pozo Aguazay 3-10-A3

Revisión de ConsistenciaPozo Aguazay 3-10-A

Comparación con datos de Campo

Gonzalo Rojas, Ph.D

Si la RGC permanece constante durante los primeros meses de producción, el yacimiento es Subsaturado y se debe cumplir

Pyac> Proc

Si la RGC aumenta progresivamente desde el inicio de producción, el yacimiento es Saturado y se debe cumplir

Pyac = Proc

Si la prueba de laboratorio arroja una Proc mayor que la del yacimiento, la muestra está contaminada con líquido y no es representativa

Si la muestra es representativa y la prueba PVT muestra Pb en vez de Proc es porque el yacimiento es de Petróleo Volátil y no de Gas Condensado