caracterizacion de fluidos

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NCLEO DE ANZOATEGUI ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE PETROLEO Y QUIMICA AREA ESPECIAL DE GRADO MENCION GAS

CARACTERIZACIN DE LOS FLUIDOS PRESENTES EN EL YACIMIENTO TOMANDO EN CUENTA EL COMPORTAMIENTO TERMODINAMICO Y OTROS PARAMETROS FUNDAMENTALES Bachilleres: Lpez. Jaquelin C.I 13.565.477 Monteverde. Sal C.I 08.292.326 Trousselot. Carlos C.I 15.741.722 Arcia. Jos F. C.I 12.190.551 Seccin 03 Barcelona, Lunes 15 de Mayo de 2006

Prof. Mario Briones

CARACTERIZACION DE LOS FLUIDOS

CONTENIDO INTRODUCCION

OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS FUNDAMENTOS TEORICOS METODOLOGIA DESARROLLO CONCLUSIONES RECOMENDACIONES


Para realizar un adecuado desarrollo de un yacimiento es necesario, entre otras cosas, clasificarlo segn el tipo de fluido que se encuentra en el reservorio y determinar el comportamiento termodinmico de este fluido. Aunque su clasificacin terica requiera del conocimiento del comportamiento termodinmico del fluido (diagrama P-T), las condiciones del reservorio y de las instalaciones de superficie, los yacimientos suelen usualmente clasificarse en funcin de propiedades observables durante la operacin. Para la clasificacin de la naturaleza del reservorio, se utilizan ciertos criterios que incluyen la relacin gas petrleo y densidad del lquido de tanque.


OBJETIVO GENERAL Caracterizar el tipo de fluido presente en el yacimiento, tomando en cuenta el comportamiento termodinmico y otros parmetros fundamentales

OBJETIVOS ESPECIFICOS Describir el comportamiento de los fluidos a travs de sus respectivos diagramas de fase. Enumerar la clasificacin de los yacimientos de acuerdo al tipo de fluido. Identificar los fluidos de yacimiento conociendo los parmetros de las propiedades tales como: RGP, RGC, RGL, Gravedad API, color de lquido de tanque, composicin del fluido y temperatura. Indicar mediante anlisis de laboratorio como se clasifican los fluidos que gobiernan en un yacimiento.



GAS

Gas seco Gas hmedo Gas condensado Petrleo voltil Petrleo negro Liviano Mediano Pesado Extra pesado(Bitumen)

Fluidos presentes en un yacimiento

PETROLEO

AGUA DE FORMACION


Parmetros que se consideran de utilidad en la clasificacin de yacimientos en base a la mezcla de hidrocarburos que contienen se pueden dividir en dos grupos:

Aquellos que se miden en el campo durante las pruebas de produccin: presin, temperatura, relacin gas-petrleo, gravedad API y color de liquido en el tanque. Aquellos que se obtienen en laboratorio usando muestras representativas y simulando el comportamiento de los fluidos durante el agotamiento isotrmico de presin.


MEDIDOS EN CAMPO

PRUEBAS DE PRODUCCION

DST (DRILL STEM TESTING)

PLT (PRODUCTION LIQUID TESTING)


MDT (Probador Modular de la Dinmica de Formacin) OTRAS PRUEBAS DE PRODUCCION RFT (Multiprobador de Formaciones) CHDT (Probador de la Dinmica de la Formacin en Pozos Entubados) CFA (Analizador de la Composicin de Fluidos)


GAS SECO

El gas seco representa una mezcla de hidrocarburos constituido fundamentalmente por metano y un menor porcentaje de hidrocarburos intermedios. Este gas no posee molculas de hidrocarburos lo suficientemente pesadas como para tender a formar una fase lquida. Debido a que el gas seco bajo condiciones de superficie y en el yacimiento no cae en la regin de dos fases (formacin de lquido) no tiene un valor estimado de gravedad API. El gas seco presenta un RGL mayor de 100000 PCN/BN.


GAS HUMEDO

El gas hmedo esta formado por una mezcla de hidrocarburos con un mayor contenido de componentes intermedios y pesados en

comparacin con los gases secos. La denominacin de gas hmedo se refiere a que a las condiciones de separacin luego de ser extrado del yacimiento, la mezcla cae en la regin de dos fases generando relaciones gas lquido mayores a 15000 PCN/BN. El lquido de tanque tiende a ser incoloro, anlogo al color de la gasolina natural; su gravedad API presenta un valor mayor a 60. El contenido lquido del gas hmedo es menor de 30 BN/MMPCN.


GAS CONDENSADO Los gases condensados son tambin denominados gases retrgrados, y en su composicin qumica todava predomina un alto porcentaje de metano, pero posee una cantidad de relativamente mayor de hidrocarburos pesados en comparacin a los gases secos y hmedos. Los gases retrgrados contienen lquido disuelto, su relacin de gas condensado (RGC) es mayor de 3200 PCN/BN. La gravedad API del condensado oscila entre 40 y 60 API. El color del condensado puede ser incoloro o amarillo claro tornndose ms oscuro al aumentar su contenido de componentes pesados C5+. Este gas en el proceso de extraccin sufre una condensacin retrgrada, de ste fenmeno se deriva su nombre.


PETROLEO VOLATIL

Los crudos voltiles estn formados por hidrocarburos menos pesados y molculas ms intermedias que en el caso de abarcando desde el etano hasta los hexanos. Los crudos voltiles son tambin llamados crudos de alta merma o tambin crudos cuasicrticos. Para que el crudo voltil pueda ser identificado debe tener una RGP inicial entre 2000 y 3300 PCN/BN, el lquido del tanque es usualmente marrn, naranja o verde en algunos casos y su gravedad API es mayor a 40 grados. los crudos negros,


CRUDO NEGRO

Los crudos negros estn compuestos de una gran variedad de especies qumicas incluyendo las molculas grandes, pesadas y no voltiles. El color caracterstico de este fluido es verde oscuro o negro y presenta un RGP menor de 1750 PCN/BN


Existe una clasificacin de los petrleos negros de acuerdo a su gravedad API como se muestra a continuacin:

LIVIANO MEDIANO PESADO EXTRA PESADO ( BITUMEN)

30< API 40 20 < API 30 10 API 20 API < 10

CARACTERIZACION DE LOS FLUIDOSComposicin qumica aproximada de los fluidos presentes en un yacimiento

Componente (%Molar)

Gas Seco

Gas Hmedo

Gas Condensado

Petrleo Voltil

Petrleo Negro

C1 C2 C3 C4 nC4 C5 nC5 C6 C7+ MC7+

96,0 2,0 1,0 0,5 0,5 -

90,0 3,0 2,0 2,0 1,0 0,5 1,5 115

75,0 7,0 4,5 3,0 2,0 2,5 6,0 125

60,0 8,0 4,0 4,0 3,0 4,0 17,0 180

48.83 2,75 1,93 1,60 1,15 1,59 42,15 225

CARACTERIZACION DE LOS FLUIDOSLa siguiente tabla resume las caractersticas o parmetros que permiten identificar los fluidos en superficieGas Condensado 3.300/50.000 40-60 Se han reportado menores a 40 Marrn Naranja Verdoso Incoloro > 60 < 12,5 Gas Hmedo 50.000/100.000 Gas Seco > 100.000

Caracterstica RGP (PCN/BN)

Crudo Negro 2.000

Crudo Voltil 2.000/3.300

API

< 45

> 40

> 60

-

Color

Negro Verdoso Marrn < 50 > 30 12,5-30 >2

Incoloro

-

% C1 % C7+ BO (BY/BN)

> 90 90 90) con pequeas cantidades de pentano y ms pesados (% C5 +40%) La temperatura de yacimiento es muy inferior a la temperatura critica La RGP es menor de 2000 PCN/BN El petrleo de tanque tiene una gravedad API menor de 40 y un color negro o verde oscuro El factor volumtrico regularmente es inferior a 1.5 BY/BN



Revisin bibliogrfica La base fundamental para el desarrollo de este informe

consisti en la bsqueda y recopilacin de informacin. La mayor parte de esta informacin se encontr en textos bibliogrficos, tesis de grado, as como tambin publicaciones de la sociedad internacional de ingenieros de petrleo y artculos encontrados a travs de Internet. Tomando en cuenta que es a partir de esta que se va a obtener la informacin bsica para permitir el inicio de este informe


Recopilacin de informacin Las principales propiedades necesarias para caracterizar un

fluido son: presin de saturacin, relacin gas - petrleo (RGP), gravedad API, factor volumtrico, y composicin molar. Existen dos formas de determinar dichas propiedades de los fluidos presentes en un yacimiento; mediante pruebas de produccin y termodinmicamente mediante la construccin del diagrama de fase caracterstico del fluido y pruebas PVT.



Para cumplir con todos los objetivos planteados en este informe se procedi a la caracterizacin de los fluidos presentes en el yacimiento a partir de: Datos de Produccin El primer paso que se realiza luego de descubrir un yacimiento de hidrocarburos es determinar el estado en que se encuentra la mezcla y esto es posible mediante la determinacin de algunas de las propiedades mencionadas anteriormente, tales como la RGP, la gravedad API y el factor volumtrico. Esto se hace en base a la caracterizacin de mezcla de hidrocarburos en estado gaseoso, tales como gas seco, hmedo y condensado.

CARACTERIZACION DE LOS FLUIDOS DATOS DE PRODUCCION Gravedad API

Relacin Gas-Petrleo (RGP)

RGP !

Tasa de gas PCN , Tasa de Petrleo BN


DATOS PVT Caracterizacin termodinmica mediante pruebas PVT La forma inequvoca de conocer el estado en que se encuentra el fluido en el yacimiento es generando su diagrama de fase pero, debido a la dificultad que resulta elaborar este diagrama, es necesario realizar la caracterizacin de un yacimiento mediante pruebas PVT, a temperatura constante del yacimiento. Los datos de las pruebas PVT deben ser validados a fin de verificar su representatividad y consistencia. Luego de ser tomados y validados dichos datos, es posible el clculo de otras propiedades de las que se requieran los resultados obtenidos de dicha prueba. Algunas de las propiedades cuya metodologa para su determinacin ser descrita a continuacin, son reportadas en un anlisis PVT.

CARACTERIZACION DE LOS FLUIDOS DATOS PVT Relacin Gas Petrleo (RGP) Anlisis composicionalZic = Fraccin molar calculada del componente i en la mezcla total Yi = Fraccin molar del componente i en la fase gaseosa Xi = Fraccin molar del componente i de la fase liquida V = Moles de gas de la muestra, Lbmol. L = Moles de liquido de la muestra, Lbmol

VYi LX i Z ic ! V L

Gravedad API API

141 ,5 131 ,5 Gravedad Especfica

CARACTERIZACION DE LOS FLUIDOS Factor Volumtrico

Tsc ! Tci Yi Fsk

donde:Fsk ! 120 A 0.9 A1.6 15 0.5 B 4 B

A ! YCO2 YH 2 S

Psc !

Pci Yi Tsc Tci Yi B1 B Fsk

Luego se calcula la presin y temperatura pseudoreducida: P Con estos datos se entra en la T Psr ! Tsr ! Psc grafica de Standing - Katz Tsc

B !Y

2S


Factor Volumtrico del Gas

Z gT BY , Bg ! 0.00504 P BN

Zg: Factor de compresibilidad de la fase a P y T P: Presin absoluta (lpca) T: Temperatura absoluta (R)

Gravedad Especifica del Liquido

Vl Kl ! Va

Kl :Gravedad especifica del fluido Vl :Densidad del liquido o gas, lb/pie3

Va :Densidad del agua, lb/pie3


Gravedad Especfica del GasKg !

Mg Ma

Mg: peso molecular del gas (lbm/ lbmol) Ma: peso molecular del aire (28,96 lbm/lbmol)(18 lb /lbmol

Kg :Gravedad especifica del gas

Diagrama de Fase La construccin del diagrama de fase a partir de los resultados de una prueba PVT, se realiza empleando los valores de presin y temperatura del yacimiento, as como el porcentaje molar de cada uno de los compuestos presentes en el fluido objeto de estudio.



La caracterizacin de los hidrocarburos producidos por medio de un procedimiento general sin la necesidad de usar rangos predefinidos en los valores de parmetros de produccin y aplicando tcnicas modernas de medicin y clasificacin de patrones se

introdujo como una nueva tecnologa la aplicacin de una red neural artificial (ANN).


Redes Neuronales: Son modelos ordinarios del sistema neural humano y han sido usadas con xito resolviendo problemas prcticos de reconocimientos, se desarrollaron tratando de simular el proceso de aprendizaje y reconocimiento de patrones que realizan las neuronas del cerebro humano; se ha aplicado en varios campos (ingeniera, medicina, geologa) y para procesamiento de pozos pueden incluir datos de perfiles, anlisis petrofisicos, datos de perforacin y de yacimiento.


Cmo trabajan las redes Neuronales?

Aplicaciones de las Redes Neuronales


REDES NEURONALES ARTIFICIALES [ANN] En la caracterizacin de fluidos (condensado, petrleo voltil y petrleo negro), esta red neural sigue como parmetros de produccin la RGP y gravedad API y como parmetro suplementario el porcentaje de C7+ de la composicin TIPO DE FLUIDO DE YACIMIENTO

RGP API C7+


Se obtuvieron los siguientes resultados con la aplicacin de la red neural: Se mostr que las Redes Neurales Artificiales son herramientas convenientes para obtener correlaciones mecnicas no-lineales entre resultados de laboratorio y datos de produccin, algo no fcilmente accesible por tcnicas convencionales. La metodologa permite la implementacin de un sistema de demarcacin del tipo de fluido general y preciso sin las limitaciones presentes en mtodos propuestos por otros autores. El sistema se valid con 250 anlisis PVT de pozos en el oriente de Venezuela, mostrando un 95% de certeza en los resultados de caracterizacin.


El sistema permite muy prontamente la exacta caracterizacin del tipo de fluido de nuevos yacimientos comenzando de datos de produccin. Este estudio posee la necesidad de examinar la representatividad y consistencia de los reportes PVT tan pronto como sean entregados por el laboratorio. Los reportes PVT muestran una baja condensacin retrgrada (

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