APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN DE BALANCE DE MATERIAS PARA YACIMIENTOS DE GAS. Cuando una acumulación de hidrocarburos en el subsuelo se encuentra en fase gaseosa es lo que conocemos como "Yacimientos de Gas”. Los yacimientos de gas se subdividen en yacimientos de gas seco, gas húmedo y gas condensado de acuerdo a su posición con respecto al diagrama de Fases. En los yacimientos de gas seco la mezcla de hidrocarburos permanece en fase gaseosa tanto en subsuelo como en superficie, a cualquier presión durante su vida productiva (Tyac > T cricondertérmica). Los yacimientos de gas húmedo producen líquido en superficie al pasar por los separadores, generando relaciones Gas- Líquido. A diferencia de los anteriores los yacimientos de Gas Condensado, a presiones por debajo de la presión de rocío y temperaturas entre la crítica y cricondentérmica, presentan condensación retrógrada.
Para la explotación de un yacimiento de gas y de la estrategia que se aplicará durante su vida económica productiva, se debe contar con la estimación de GOES y el volumen de gas a la presión de abandono del yacimiento, parte de los datos necesarios para hacer estas determinaciones pueden partir de la Ecuación de Balance de Materiales. La aplicación de la Ecuación de Balance de Materiales en Yacimientos de Gas, es muy similar a la aplicación que se lleva a cabo en yacimientos de petróleo. Sin embargo, se requiere de ciertos conceptos primordiales para llevar a cabo de manera adecuada la aplicación de la misma. ANTES DE APLICAR BALANCES DE MATERIALES EN YACIMIENTOS DE GAS ES NECESARIO TOMAR LAS SIGUIENTES CONSIDERACIONES:
Volumen poroso Homogéneo: El espacio espacio poroso se encuentra encuentra ocupado ocupado inicialmente por gas y agua connata.
El gas está a la Presión Promedio del Yacimiento.
La composición del Gas permanece constante.
El yacimiento es isotérmico. isotérmico. No hay dirección dirección para flujo de fluidos. La expansión del agua connata y de la roca se considera despreciables.
GOES: Gas Originalmente En Sitio.
Mediante el método volumétrico se calcula así:
El Volumen Bruto se obtiene mediante mapas de subsuelo, isopacas, estructurales. La porosidad mediante análisis de núcleos y perfiles. Bgi mediante pruebas PVT. La saturación por núcleos y registros eléctricos.
Aplicando conservación de la materia a yacimientos de gas: Masa inicial- Masa producida+ Masa que entra= Masa remanente Para deducir la Ecuación de Balance de Materiales, es necesario hacer un Balance del Volumen Original, del Volumen de Poros disponibles y una Balance molecular.
Balance del Volumen Original: El gas que se produce será igual al GOES, mediante la relación Bgi/Bg. El Bg para la presión a la que se quiere calcular el gas producido.
Balance de volumen de poros disponibles: Volumen de los poros disponibles inicialmente menos el volumen de influjo de agua más el volumen de agua producida.
Balance Molecular: Los moles producidos serán igual a los moles iniciales menos los moles finales. Por la ecuación de gases ideales se hará la determinación de cada uno de estos moles:
APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN DE BALANCE DE MATERIAS PARA YACIMIENTOS DE GAS Y CONDENSADO. Cuando un yacimiento de gas produce cantidades significantes de líquido junto con el gas, es llamado yacimiento de gas húmedo o condensación retrograda. El siguiente diagrama de fases demuestra la diferencia entre un yacimiento de gas húmedo y de condensación retrograda. Cuando el fluido del yacimiento tiene una temperatura y presión iniciales que están justo afuera de la región de dos fases en el Punto A, pero las condiciones de separador se encuentran dentro de la región de dos fases en el Punto A’, el yacimiento se llama de gas húmedo porque produce líquidos en el separador, pero el fluido permanece en la fase gaseosa en el yacimiento. Los yacimientos de gas seco están más a la derecha de la región de dos fases. En un yacimiento de condensación retrograda, la temperatura se encuentra entre la temperatura crítica y la cricondenterma y la presión está por encima de la línea del punto de rocío de las dos fases. A medida que el yacimiento produce, la
temperatura se mantiene constante pero la presión decrece a través de la línea del punto de rocío en la región de dos fases y los líquidos comienzan a abandonar el yacimiento. A pesar de que algunos líquidos pueden volverse a vaporizar con el tiempo y se llega a alcanzar el final de la línea vertical del punto B, la mayoría de los líquidos regularmente son irrecuperables. A medida que la temperatura de un gas y condensado retrogrado se acerca a la temperatura crítica, el gas y condensado comienza a enriquecerse de condensado. Un fluido que tiene una presión por encima de la del punto de rocío y una temperatura justo por encima de la crítica es abundante en gas y condensado. Si la temperatura es ligeramente menor que la crítica, el fluido del yacimiento es aceite volátil. Puede parecer difícil diferenciar entre este tipo de yacimientos, debido a que un gas y condensado tiene una presión y una temperatura ligeramente por encima de las críticas y un aceite volátil tiene una presión y una temperatura ligeramente por debajo de las críticas. Definir la diferencia entre los fluidos de estos yacimientos es muy sencillo con una prueba pVT de laboratorio de composición y volumen constante (CCE).
Cálculos de Balance de Materia para Yacimientos de Gas y Condensado: En este tipo de yacimientos, inicialmente no existe aceite en fase libre, esto es:
Existe condensable en el gas y por tanto se tiene producción de aceite condensado en superficie, esto es Np 1 0. Eventualmente, cuando la presión alcanza la de rocío, se forma condensado en el yacimiento y dicho condensado contiene gas en solución.
USO DE SOFTWARE COMERCIAL Uno de los principios fundamentales aplicado en trabajos de ingeniería lo constituye la ley de la conservación de la masa. En el caso específico de yacimientos de hidrocarburos, para los propósitos de deducciones cuantitativas y predicciones, este principio se denomina: “método de balance de materiales para análisis de yacimientos”. Aun cuando, la construcción de la ecuación de balance de materiales (EBM) y los cálculos que trae su aplicación no son tarea difícil, el criterio que debe reunir una solución satisfactoria de la EBM ha sido siempre un problema para la ingeniería de yacimientos. (Havlena, & Odeh, 1963). El uso de programas comerciales que representan las tecnologías más modernas para el desarrollo de cálculos de Balance de Materiales, tomando como base los datos obtenidos de un Estudio Integrado de Yacimientos realizado en un campo petrolero. La exactitud de los valores calculados con la EBM depende de la confiabilidad de la data disponible y de que las características del yacimiento se adecuen a las asunciones que están asociadas con el desarrollo de esta ecuación. Ello debido a que la EBM es estructurada para simplemente mantener un inventario de todos los materiales que entran, salen y se acumulan en el yacimiento (Ahmed, & McKinney,2005). Sin embargo, estos problemas de exactitud son en
cierta forma reducibles cuando utilizamos las técnicas de simulación más modernas, en las cuales no se supone que el yacimiento deba ser un tanque aislado, sino que se tomen en cuenta los factores externos a él (Anchi, 2001). Una parte importante del desarrollo de la ingeniería de procesos es el cálculo del balance de materia, que a menudo consume mucho tiempo, sobre todo cuando se trata de problemas complejos, porque implica analizar una población de variables de entrada y múltiples ecuaciones simultaneas. La ingeniería de procesos está en permanente búsqueda de métodos para acortar el tiempo en la solución de problemas. Los trabajos con ayuda de simuladores son un nuevo paradigma que está revolucionando la forma de enfrentar diversos problemas complejos en tareas de simulación de procesos y procesamiento de materiales para obtener un producto o productos con mayor valor económico. Existen varios softwares para calcular el EBM, sin embargo, se presentan los más importantes.
DEV-C++ La clave está en formular las ecuaciones y transformarlas en una matriz y desde este punto hacia delante, lo hace el programa que es posible de instalar con toda facilidad en la computadora. De acuerdo a la tendencia de los conocimientos, los ingenieros del futuro, deberán conocer temas vinculados a la pr ogramación en computadoras (Java, Matlab, C++, entre otros), para comprender su funcionamiento y su aplicación en la resolución de múltiples problemas en la ingeniería química. Dicho modelo bajo la forma de un programa se denomina BM_OJNV_08 y puede ser fácilmente instalado en una PC que contenga el software DEV- C++ para que sea ejecutable. Dev-C++ es un entorno de desarrollo integrado (IDE) para programar en lenguaje C/C++.
EXCEL Los programas de computadora denominados hojas de cálculo, como Lotus 1-23 y Excel, que originalmente fueron creados para aliviar la tarea de calcular los tediosos balances económicos de los contadores y administradores, han encontrado en la ingeniería y otras disciplinas un gran potencial como herramientas de apoyos. Particularmente en la ingeniería química, en donde se emplean de muy diversas formas, por ejemplo, para el ajuste de datos a modelos empíricos, para múltiples aplicaciones de métodos numéricos, así como en el cálculo de balances de materia y simulación de procesos.
ASPEN PLUS Aspen Plus es un programa básicamente de simulación de procesos químicos, en el cual además de simulaciones de diagramas de f lujo, se puede realizar: (1) estimación de propiedades de compuestos, (2) análisis de sensibilidad de variables de proceso, (3) obtener especificaciones de diseño de proceso, y, (4) síntesis y análisis de procesos químicos, entre otras tareas del diseño de procesos y equipos. Aspen Plus, al igual que muchos de los programas diseñados para la interacción con el usuario, posee una interfaz de usuario, conocida como Aspen Plus User Interface, la cual está básicamente constituida por una barra de t ítulo, una barra de menús, una barra de herramientas, un espacio de trabajo, una librería de modelos y una barra de estado. La Fig. 1 muestra las partes básicas de la interfaz de usuario.
HYSYS El Hysys es una herramienta informática que nos va a permitir diseñar o modelar procesos químicos mediante la ayuda de un software. En la actualidad todos los ingenieros deben estar capacitados para poder producir y diseñar un sistema y que mejor manera que con la ayuda de un software para poder encontrar valores que posiblemente nos servirán en un futuro cálculo para el aporte de un proyecto de trabajo. HYSYS es un software, utilizado para simular procesos en estado estacionario y dinámico, por ejemplo, procesos químicos, farmacéuticos, alimenticios, entre otros.
