1. 1. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 1 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EN TUBERIA Los fluidos en tubera al igual que en el reservorio presentan ciertos cambios en sus propiedades debido a los efectos de presin y temperatura como as tambin en su composicin. 2.3.1. Densidad del petrleo Es una propiedad que tiene grandes efectos sobre el flujo de fluidos en el reservorio como en tubera. Este factor ejerce una relacin entre la masa compuesta del fluido y su volumen tal es as que una columna de lquido se ve afectada por la gravedad de la densidad de su masa. Cuando existe una variacin o incremento en la densidad del lquido se produce una disminucin notable en la presin de cabeza o de surgencia. Petrleos cuya RGP estn por debajo de los 1100 pc/bbl se convierten en un serio problema para producirlos y no as los petrleos cuya RGP est entre los 1100 y 5600 pc/bbl. 2.3.2. Efecto de la densidad en tubera vertical Las figuras 2.6 y 2.7 muestran el efecto de un cambio en la densidad en trminos de gravedad API cuando la viscosidad es considerada constante a 1 cp. En la relacin que existe entre la densidad y la viscosidad, esta debe mantenerse constante y separar el efecto de la densidad. Cuando el API se incrementa la presin fluyente disminuye a cualquier profundidad. Un petrleo pesado es ms dificultoso producirlo que un petrleo liviano de 50API. Si el efecto de la viscosidad es incluido con el efecto de cambio de la densidad se
2. 2. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 2 produce una pronunciada diferencia. 2.3.3. Viscosidad del petrleo La viscosidad y la densidad estn relacionadas, tal es as, que el efecto de densidad del petrleo se tiene que aislar para mantener constante la viscosidad. Cuando existe una variacin de la viscosidad debido a los cambios de las condiciones del reservorio, y de las condiciones de tubera, se tiene un serio problema en el flujo de petrleo hacia la superficie, y se puede observar variaciones de la viscosidad por efecto de presin y temperatura en las anteriores relaciones grficas. Sin embargo la viscosidad tambin es una propiedad muy importante que afecta al movimiento de los fluidos tanto en el reservorio como en la tubera, existen varios estudios propuestos que relacionan la viscosidad como un efecto indisoluble de otros factores siendo necesario realizar un anlisis del comportamiento de la viscosidad en el flujo de fluido. 2.3.4. Efecto de la viscosidad en la tubera vertical La figura 2.8 muestra el efecto de la viscosidad. El API tambin se muestra a lo largo de la viscosidad del crudo. La prctica nos ensea la dificultad para producir crudos con altas viscosidades. Los resultados se muestran en la figura 2.9 donde se puede ver la gran diferencia entre un crudo de 10Cp que necesita una presin de surgencia de 1462 Psi comparado con uno de 500 Cp que necesita 2612 Psi.
3. 3. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 3 2.3.5. Efecto de la viscosidad en la tubera horizontal La figura 2.10 muestra la variacin en la gradiente de presin horizontal a 4000 ft. De tubera para varios API el cual en su momento puede ser correlacionado con la viscosidad. La razn de esto es que generalmente los crudos son afectados por la temperatura producindose un enfriamiento en la lnea de superficie y haciendo a este ms viscoso. Por ejemplo, en la grfica 2.10 observamos que se produce una cada de presin de 215 Psi para una viscosidad de 1Cp, comparada con una cada de presin de 400 Psi para una viscosidad de 500 cp. 2.3.6. Compresibilidad del petrleo La variacin del volumen de un fluido dentro de una tubera es debido al efecto de compresibilidad, el cual est relacionado inversamente con el factor volumtrico del petrleo como se puede observar en la ecuacin 2.28. La presin y temperatura del petrleo que contiene gas en solucin dentro del reservorio varia, liberndose gas debido a la expansin del mismo fluido. Esta liberacin de gas en solucin produce un encogimiento del petrleo convirtiendo al fluido de monofsico a bifsico existiran dos fases.
4. 4. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 4 2.3.7. Tensin superficial del petrleo en la tubera Esta definida como la razn de la fuerza superficial a la longitud a lo largo de la cual acta. La tensin entre el petrleo y el gas depende de la gravedad del petrleo, de la temperatura y gas disuelto, adems de otras variables. La tensin superficial del petrleo se calcula mediante la siguiente ecuacin: Cuando la fase liquida contiene agua y petrleo es usado otro factor para calcular la tensin superficial del lquido, siendo este la fraccin del petrleo y agua respectivamente, y se expresa: 2.3.8. Efecto de la tensin superficial en tubera vertical El efecto en la tensin superficial es muy cuestionable. Brill demostr por medios de clculos, que un incremento en la tensin superficial, producira un incremento en el gradiente de presin con otras variables constantes, ver Fig. 2.11 y 2.12.
5. 5. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 5 2.3.9. Efecto de la tensin superficial en tubera horizontal. El efecto de la tensin superficial es el mismo que para flujo vertical y no es claramente definido. 2.3.10. Efecto de la relacin de gas petrleo en tubera vertical. Un incremento en la relacin causa una disminucin en la presin requerida en el fondo del pozo. Un punto ideal es alcanzado, donde cualquier incremento en la relacin de solubilidad incrementar la presin de surgencia del fondo del pozo. Este es el resultado de dos factores, el cambio de gradiente cerca de la superficie y el incremento de cada por friccin a lo largo de la tubera. Esto es explicado por el hecho de que un incremento contino de gas va a incrementar la velocidad produciendo un incremento de la friccin. 2.3.11. Efecto de la relacin de gas petrleo en tubera horizontal Sobre las cadas de presin horizontal es mostrada en la Fig.2.15 para flujo vertical debe recordar que un incremento en la relacin gas petrleo causa una disminucin en la presin hasta alcanzar el mnimo gradiente para ciertas condiciones establecidas. Esto es debido al incremento de la gradiente esttica de descarga de gas, lo que causa un decrecimiento de la presin horizontal. El efecto opuesto tomado para un punto de flujo horizontal, donde los fluidos no estn siendo elevados verticalmente, y por lo tanto el gas slo representa un fluido adicional que est moviendo en la lnea horizontal. Por ejemplo, una relacin gas lquido de 200 pc/bbl requiere 116 psi comparado a una relacin gas lquido de 1500 pc/bbl que
6. 6. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 6 requiere 330 psi. Viendo de esta manera que cuando la relacin gas petrleo se incrementa la presin tambin se incrementa. Analizando las propiedades de los fluidos podemos encontrar la relacin directa que puede tener la permeabilidad sobre las propiedades de los fluidos del reservorio, siendo esta definida como la capacidad de flujo dentro del reservorio. Esta es normalmente calculada con datos de pruebas por mtodos propuestos as como Horner, etc., o de un ncleo o muestra a laboratorio, para ser analizado. La permeabilidad de un ncleo convencional est alrededor de 20 md, si un caso ste es inferior es a causa del efecto de trituramiento por efecto del impacto en la perforacin. Ahora si el ncleo es fracturado dentro de la pared del pozo la permeabilidad es mucho mayor a 20 md. La figura 2.16 est hecha sobre 5300 muestras de ncleos llevadas a laboratorio.
7. 7. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 7
8. 8. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 8