ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Estudios precisos de las propiedades y el comportamiento del equilibrio de fases son necesarios para caracterizar a los fluidos en un reservorio y evaluar su desempeño volumétrico a varios niveles de presión. Estos estudios se los realiza en laboratorio mediante una muestra de fluido, este análisis es conocido como Análisis PVT. La cantidad de datos deseados determina el número de ensayos a realizar en el laboratorio. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Existen tres tipos de ensayos de laboratorio utilizados para estudias las muestras de hidrocarburos de un reservorio: 1. Ensayos Primarios en campo 2. Ensayos de Rutina en Laboratorio 3. Ensayos Especiales de Laboratorio PVT ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 1.- Ensayos Primarios - Simples en campo - Se mide gravedad específica, G - Se mide la relación gas-petróleo de los hidrocarburos producidos. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 2. Ensayos de Rutina en Laboratorio PVT - Sirven para caracterizar los fluidos del reservorio - Se realizan en laboratorio de forma rutinaria - Análisis composicional del sistema - Expansión de una composición constante - Liberación diferencial - Ensayos de separación - Declinación a volumen constante ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 3. Ensayos Especiales de Laboratorio PVT - Solo en aplicaciones especiales - Cuando la explotación se realiza inyectando gas miscible. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS COMPOSICION DEL FLUIDO EN EL RESERVORIO Es recomendable obtener una muestra del fluido en el reservorio al inicio de la vida del mismo. O sea que sea lo más próximo posible al fluido original en el reservorio. Esto permite reducir la probabilidad de que exista gas libre en la región petrolífera del reservorio. Se recomienda que un análisis composicional del fluido debe incluir una separación de los componentes hasta C10 como mínimo. Los laboratorios más sofisticados utilizan Ecuaciones de Estado que requieren minimamente composiciones hasta C30 o más pesados. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYOS DE EXPANSION A COMPOSICION CONSTANTE Estos ensayos son desarrollados en gas condensado o petróleo crudo para simular las relaciones Presión-Volumen de un sistema de hidrocarburos. El ensayo permite determinar: oPresión de saturación (Pb o Pdp) oCoeficiente de compresibilidad isotérmica de líquido ( Co ò Cg) oFactor de compresibilidad de la fase gaseosa oVolumen total de hidrocarburos en función de la presión ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYOS DE EXPANSION A COMPOSICION CONSTANTE El experimento consiste en colocar una muestra de hidrocarburo (petróleo o gas) en una celda visualizada PVT a temperatura del reservorio y a una presión superior a la presión inicial del reservorio, PRi . La presión es reducida gradualmente paso a paso a una temperatura constante del reservorio, TR, removiendo mercurio de la celda PVT y el volumen total del hidrocarburo, Vt, es medida para cada incremento de presión. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYOS DE EXPANSION A COMPOSICION CONSTANTE ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYOS DE EXPANSION A COMPOSICION CONSTANTE La presión de saturación (punto de burbuja o de rocío) y el correspondiente volumen son observados y registrados, los mismos son utilizados como volumen de referencia, Vsat. El volumen del sistema de hidrocarburos como función de la presión de la celda es registrado como la relación del volumen de referencia. Este volumen es conocido como volumen relativo y matematicamente se expresa por la siguiente ecuación: Vrel Vt Vsat ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYOS DE EXPANSION A COMPOSICION CONSTANTE En este ensayo los volúmenes relativos son iguales a 1 en la presión de saturación. Este ensayo también es conocido como relaciones Presión-Volumen, liberación flash, vaporización flash ó expansión flash. Es importante notar que no se extrae ninguna masa del fluido y la composición se mantiene constante. La densidad del petróleo a la presión de saturación y por encima de la presión de ebullición ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYOS DE EXPANSION A COMPOSICION CONSTANTE La densidad del petróleo a la presión de saturación, ρsat, se determina directamente con las medidas de peso y volumen en la celda PVT. La densidad del líquido por encima de la presión de ebullición se la determina utilizando el volumen relativo, Vrel: sat Vrel ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Ejemplo: Dada la tabla, verificar las densidades del petróleo a 4000 y 6500 psi ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD DEL PETRÓLEO El coeficiente de compresibilidad del petróleo, Co, es obtenido para presiones por encima de la presión de saturación o burbujeo. Para esto utilizamos los volúmenes relativos obtenidos experimentalmente. Podemos utilizar la siguiente relación: ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYO DE VAPORIZACION DIFERENCIAL En este ensayo el gas en solución que es liberado de la muestra de petróleo durante la declinación de la presión es continuamente removido del contacto con el petróleo antes de alcanzar el equilibrio con la fase líquida. La expansión diferencial es idéntica a la anterior hasta que se alcanza la presión de burbuja. A menores presiones, en cada etapa y luego de la agitación de la muestra, se extrae el gas liberado inyectando mercurio. Los volúmenes de gas y de petróleo se miden a la presión y temperatura de la celda. Además, el volumen de gas extraído se mide en condiciones estándar. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYO DE VAPORIZACION DIFERENCIAL La expansión diferencial es idéntica a la anterior hasta que se alcanza la presión de burbuja. A menores presiones, en cada etapa y luego de la agitación de la muestra, se extrae el gas liberado inyectando mercurio. Los volúmenes de gas y de petróleo se miden a la presión y temperatura de la celda. Además, el volumen de gas extraído se mide en condiciones estándar. Se continua disminuyendo la presión por etapas hasta alcanzar la presión atmosférica. Finalmente se enfría la muestra desde la temperatura del reservorio hasta 60 oF. El volumen residual de esa medida también se mide. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYO DE VAPORIZACION DIFERENCIAL Las propiedades experimentales obtenidos mediante este ensayo incluyen: oCantidad de gas en solución como función de la presión, Rsd. oLos factores volumétricos del petróleo y del gas (Bod, Bgd). oEl encogimiento en el volumen de petróleo como función de la presión. oPropiedades del gas liberado y su composición (Z y G). oDensidad del petróleo remanente como función de la presión. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ENSAYO DE VAPORIZACION DIFERENCIAL ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Presión Vo/Vor Vg/Vor Vg/Vor (Psia) (RB/STB) (RB/STB) (STB/STB) 2781 1,2823 0 0 2600 1,2697 0,0476 7,6581 2400 1,2560 0,0491 7,3018 2200 1,2423 0,0509 6,9457 2000 1,2288 0,0547 6,7676 1800 1,2153 0,0595 6,5895 1600 1,2021 0,0657 6,4114 1400 1,1889 0,0738 6,2333 1200 1,1760 0,0872 6,2328 1000 1,1632 0,1031 6,0552 800 1,1507 0,1310 6,0548 600 1,1385 0,1726 5,8771 400 1,1267 0,2638 5,8763 200 1,1154 0,5215 5,6991 14,7 1,1060 6,7752 5,3428 SC 1 0 0 F (Vg / Vor ) (STB/STB) ENSAYO DE VAPORIZACION DIFERENCIAL T=200 oF ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Con los datos obtenidos en la tabla es posible calcular las propiedades: Factor volumétrico de gas: Bg (Vg / Vor ) ( RB / STB) RB ; ; (Vg / Vor ) ( STB / STB) STB Factor de compresibilidad o de desvío: Factor volumétrico del petróleo: Bod Z PTsc Bg PscT Vo RB ; Vor STB ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Con los datos obtenidos en la tabla es posible calcular las propiedades: Relación Gas-Petróleo disuelta inicial: SCF Rsid Fmáx 5,615 ; STB SCF STB SCF Rsd 5,615( Fmáx F ) ; STB Gas remanente disuelto en el petróleo: Rsd Rsid (5,615 F ); ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Con los datos obtenidos en la tabla es posible calcular las propiedades: Factor volumétrico total : RB Btd Bod ( Rsdb Rsd ) Bg ; STB ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EXPANSIONES EN EL SEPARADOR CONDICIONES ÓPTIMAS DE SEPARACIÓN Es un ensayo donde un volumen de petróleo contenido en la celda PVT a la presión de burbuja y a la temperatura del reservorio se expande hasta alcanzar las condiciones del separador. Esta expansión se la realiza en una etapa o en multietapas. En cada etapa se produce una expansión “flash” . Si consideramos el conjunto de las multietapas la expansión es diferencial. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EXPANSIONES EN EL SEPARADOR CONDICIONES ÓPTIMAS DE SEPARACIÓN Eliminación de agua Primer estado de separación Agua Cabeza de pozo Gas a presión intermedia Gas a alta presión Segundo estado de separación Gas a baja presión Tercer estado de separación Almacenamiento de Condensado ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EXPANSIONES EN EL SEPARADOR CONDICIONES ÓPTIMAS DE SEPARACIÓN Un determinado volumen de petróleo en el punto de burbuja se expande primero hasta la presión del separador y después hasta las condiciones estándar. En esta condición estándar se miden el volumen de petróleo y de gas obtenidos. El volumen de petróleo de partida (en el punto de burbuja) y el volumen de gas obtenido (en condiciones estándar) se refieren a un volumen unitario de petróleo en tanque. Por tanto, se posible calcular los siguientes parámetros: Bobf = Factor de volumen de petróleo en el punto de burbuja (RBb /STB) Rsbf =Relación gas-petróleo disuelto en el punto de burbuja ( SCF/STB) ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EXPANSIONES EN EL SEPARADOR CONDICIONES ÓPTIMAS DE SEPARACIÓN En la tabla se puede ver resultados de laboratorio de ensayos en un separador de una etapa. Estos ensayos se realizaron a 60 oF y a varias presiones. Psep Tsep Rsbf Bobf (Psia) (oF) SCF/STB RBb /STB 50 60 490 1,2797 100 60 488 1,2791 150 60 490 1,2791 200 60 492 1,2802 ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EXPANSIONES EN EL SEPARADOR CONDICIONES ÓPTIMAS DE SEPARACIÓN Es importante hacer notar que los valores de Bod y Rsd correspondientes a la presión de burbuja en un ensayo diferencial son comparables a los valores óptimos de separación obtenidos. Psep Tsep Rsbf Bobf (Psia) (oF) SCF/STB RBb /STB 50 60 490 1,2797 100 60 488 1,2791 150 60 490 1,2791 200 60 492 1,2802 Condiciones óptimas de separación: Psep = 100 psia Tsep = 60 oF Bobf = 1,2791 (RBb / STB) Rsbf = 488 (SCF/STB) ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ANALISIS EXPERIMENTAL COMPLETO DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 1.- Las características de la formación y del pozo. Las condiciones de obtención de la muestra (P, T originales del reservorio) en campo. 2.- Análisis composicional de las muestras originales en fase gaseosa (cromatografía completa) 3.- Mediciones de la viscosidad del petróleo a temperatura del reservorio en cada rango de presiones, desde la presión de burbuja hasta la atmosférica. 4.- Estimaciones de la viscosidad del gas en el mismo rango del petróleo. ANÁLISIS PVT Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS ANALISIS EXPERIMENTAL COMPLETO DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 5.- Expansión en equilibrio o “flash” a la temperatura del reservorio. 6.- Expansión diferencial a la temperatura del reservorio. 7.- Expansiones en el o los separadores a distintas condiciones de operación 8.- Análisis de condiciones óptimas de separación. 9.- Análisis composicional de las corrientes de fase gaseosa en las distintas etapas de separación.
