clase 4 - muestreo y validación de los ensayos pvt

MUESTREO Y VALIDACIÓN DE PRUEBAS DE GAS

CONDENSADO Y PETRÓLEO VOLÁTIL

Abril 2011

Ingeniería de Reservorios Aplicada

Tipos de Separación Gas - Condensado

1.Separación DiferencialCVD: Constant Volume DepletionVolumen ConstanteComposición Variable

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


Prueba CVDP1 = PROC P2 < PROC P2

Gas Condensado

Condensado Retrógrado

Prueba CCEP1 > PROC P2 = PROC

Gas Condensado

P3 < P2

Condensado Retrógrado


Separación de Gas – Condensado en el Yacimiento y Superficie

Yacimiento

Instantánea

Diferencial

En zonas alejadas de lospozos donde los fluidos semueven a muy baja velocidad

En zonas cercanas de lospozos donde los fluidos semueven a muy alta velocidad

Pozos, Tuberías y Separadores

Instantánea Las fases de gas y líquido semantienen en agitación ycontacto sin cambioapreciable en la composicióntotal del sistema


¿ Cuándo se deben tomar las Muestras?

“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 condensado

Proc > Pyac


Escogencia del Pozo de Prueba

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

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

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

• Reducir la tasa a la mitad y esperar a que la RGCse estabilice

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

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


Tipos de Muestreo

• 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

• Las muestras de gas y condensado deben sertomadas simultáneamente

• El separador debe estar operando a condicionesestabilizadas

• 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


Toma de muestra de Gas en el Separador

Toma de muestra de Líquido en el Separador


Muestreo de Separador

• Ventajas:Válida para casi todos los tipos de fluidos

Recomendado para yacimientos de Gas Condensado

Menos costoso y riesgoso que el de fondo

Permite tomar muestras de gran volumen

Las muestras son de fácil manejo en el laboratorio


Muestreo de Separador (cont)

• Desventajas: Los resultados dependen de la exactitud de la

medición de las tasas de flujo

Pequeños errores en las tasas de flujo yrecombinación en el laboratorio generanmuestras no representativas

Resultados erróneos cuando se tiene separaciónde gas-líquido deficiente


Muestreo de Fondo

• Ventajas:No requiere de medición de tasas de flujo

No es afectado por problemas de separación delgas y líquido en el separador

Excelente para gases condensado subsaturados,siempre y cuando la muestra no se contamine en elfondo del pozo


Muestreo de Fondo (cont)

• Desventajas:No toma muestras representativas cuando Pwf < Proc

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

Volumen de muestra pequeño

Puede ocurrir fugas durante las sacadas delmuestreador a superficie

Posible pescado por roturas de guaya


Prueba PVT de Gas Condensado

EquipoCelda de alta presión con ventana de vidrio depistón deslizante que permite ver la interfacegas-líquido

Procedimiento

Determinación de la composición de lasfases

Recombinación de las muestras de gas ylíquido

Prueba CCE para determinar la Proc

Prueba CVD Prueba de Separador


Celda PVT con ventana de vidrio

A: MANÓMETRO JERGUSON

B: VENTANA DE VIDRIO

C: BOMBA DE Hg

D: MANÓMETRO BOURDON

E-F: EJE

G: BAÑO DE AIRE

G S: GAS SEPARADO

H,I,J: VÁLVULAS

K: LINEA DE CARGA

L: LIQUIDO

M: MERCURIO


Información obtenible de las Pruebas PVT

• 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


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

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

• 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

• No simulan producción de condensado retrógrado

• Dificultad en tomar muestras representativas

• Errores experimentales

• Tamaño de celdas


Validación de una Prueba PVT de Gas Condensado

Representatividad

Tyac=TLab

RGCinc = RGCLab

La prueba de separación instantáneadebe mostrar Punto de Rocío, si muestraPunto de Burbujeo, el yacimiento es depetróleo volátil o la muestra estabacontaminada con líquido

Pozo estabilizado

Psep y Tsep constantes durante la toma delas muestras

Pyax≥ Proc


Validación de una Prueba PVT de Gas Condensado (cont)

ConsistenciaRecombinación Matemática

Balance Molar

Criterio de Hoffman –Separador y Prueba CVD


Recombinación Matemática

Zi

Yi

Xi

DPCNqg =

DBNql =

Separador Tanque

( ) ( )

( ) ( )

∑=

∗ρ=η

∗=η

η+η

η+η=

iil

lblbmol

lBl

lbll

PCNLbmol

BlPCN

g

lg

iligi

XMMM

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

gBN

PCN

sepsep BlRGCRGC

qq

RGC

1∗=

=


Recombinación Matemática (cont)

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )( )( )( )

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

ρρ

ρρρ

ρ

ρρρρ

ρ

ρ


Balance de Masa

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 = 10.73RLbmol

PieLpca°∗

∗ 3


Balance de Masa (cont)

∆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

∆−−=

−=

=

∗∆=∆

∆=∆



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)



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

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

NNM

VNRTZ

VPN

NYNNXNYN

X

XNYNNXNYN

∆+−+=

∆+=∆+

ρ==

+∆−+=

++∆=+

M

l1

l1

==ρ 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 cualse debió obtener previamente de la prueba CCE.

Se expande la muestra hasta la presión P1 (<Pb), se espera queocurra el equilibrio y luego se retira gas de la celda a presiónconstante hasta alcanzar el volumen original.

Este procedimiento se repite hasta alcanzar bajas presiones (~700lpca)

CVD PETROLEO VOLATIL

P1 P1Pb P2 P2 Gas

Petróleo Volátil


CHEQUEO DE CONSISTENCIAPRUEBA CVD PETRÓLEO VOLÁTIL

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

ρ=

Pb

o,i

t

XN



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

NNNN

RTZVP

N

VVV

∆−−=

=

−= ( )( )

1,i

1,i1,i

1l

1,i1g1g0,it1,i

1,i1l1,i1g1g0,it

XY

K

NYNNXN

X

XNYNNXN

=

∆+−=

+∆+=P1

1,i1g Y,N∆

1g

1,i1g

V

Y,N

1l

1,i1l

V

X,N



( )( )

k,i

k,ik,i

lk

k,igg1k,il1k,igk,i

k,ilk,igg1k,il1k,ig

XY

K

NYNNXNYN

X

XNYNNXNYN

kk1k1k

kkk1k1k

=

∆+−+=

+∆+=+

−−

−−

−−

−−

Pk-1 Pk gkN∆

1gk

1k,i1gk

V

Y,N

−

−−

1lk

1k,i1lk

V

X,N

−

−−

gk

k,igk

V

Y,N

lk

k,ilk

V

X,N


EVALUACIÓN DE LA CONSISTENCIA DE LOS ENSAYOS PVT

Procío (psia) 3238 Vcelda (ft) = 1R = 10.73 nt (lb-mol) = 0.592T = 634 Zgc = 0.804

Presion Z1f %ΔNgc ΔNgc ΔNgc (Acum) VL (%) Ngc Ngc+ΔNgc NL3238 0.804 0 0 0 0 0.5920 0.592 02819 0.795 11.64 0.0689 0.0689 0.67 0.5177 0.587 0.00542317 0.793 26.55 0.0883 0.1572 1.52 0.4230 0.511 0.01192022 0.797 35.88 0.0552 0.2124 2.01 0.3654 0.421 0.01421759 0.802 44.29 0.0498 0.2622 2.32 0.3149 0.365 0.01491409 0.816 55.56 0.0667 0.3289 2.4 0.2477 0.314 0.01541165 0.827 63.3 0.0458 0.3747 2.36 0.2022 0.248 0.0151933 0.843 70.74 0.0440 0.4188 2.31 0.1589 0.203 0.0143791 0.856 75.32 0.0271 0.4459 2.21 0.1328 0.160 0.0133639 0.872 80.19 0.0288 0.4747 2.12 0.1054 0.134 0.0118516 0.888 83.99 0.0225 0.4972 2.02 0.0837 0.106 0.0111

Leyenda:nt = N° total de molesZgc = Z a la Procío y TrZ1f = Z de la Fase Gaseosa%ΔNgc = % Acumulado de N° de moles de gas condensado retirado de la celdaΔNgc = N° de moles de gas condensado retirado de la celdaΔNgc (Acum) = N° de moles acumuladas de gas condensado retiradas de la celdaVL (%) = líquido condensado en % del volumen total de la celdaNL N° de moles de líquido condensado en la celdaNgc = N° de moles de gas que quedan en la celda

NL > 0 para todas las presiones; el Balance Molar es consistente

Depletación a Volumen Constante de una Muestra de FluidoBalance Molar @ 174°F - Fm. NIA


Criterio de Hoffman

Para una presión dada los puntos correspondientes adiferentes componentes deben alinearse.

Dispersión de puntos y cruce de líneas muestrainconsistencia en la prueba debido a que no se permitió eltiempo 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 3

F bi

Log

P Ki

Gráfico de Hoffmann. Separador del Pozo SVC-8 sc


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

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

Pyac> Proc

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

Pyac = Proc

Si la prueba de laboratorio arroja una Proc mayor que la delyacimiento, la muestra está contaminada con líquido y no esrepresentativa

Si la muestra es representativa y la prueba PVT muestra Pb envez de Proc es porque el yacimiento es de Petróleo Volátil y no deGas Condensado

clase 4 - muestreo y validación de los ensayos pvt

Documents

de hof

de presi

desvent aj

el yacimient

separ aci

gas

aci

daci