APLICACIÓN DE DE LA EBM PARA YACIMIENTOS YACIMIENTOS DE GAS GAS
CAPITULO 1 PROPIEDADES PROPIEDADES FISICAS DEL GAS
Capitulo 6 Yacimientos de Gas Condensado 6.1 Introduccion
Los yacimientos de hidrocarburos contienen gas que puede variar desde cero a una cantidad modesta de pies cúbicos. Los hidrocarburos obtenidos de un yacimiento de gas condensado es generalmente gas acompañado por un pequeño porcentaje de liquido que va desde el 10 al 15 % según las condiciones de superficie y al composicion del fluido. los yacimientos de gas condensado en forma general se clasifican de forma cualitativa en base a su color palido o incoloro y de forma cuantitativa en funcion de su Relacion Gas – Condensado Condensado y su gravedad API > 45 ° Para una clasificación mas adecuada se debe saber la composicion de los hidrocarburos ,además de la presion y temperatura a la cual se encuentren, ya que estas pueden variar dependiendo del campo a estudio El termino gas húmedo se utiliza a veces para yacimientos condensados de gas
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Tabla 6.1 Composicion molar y otras propiedades de fluidos típicos monofásicos monofásicos encontrados en yacimientos
Componente
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
M C7 3 RGP p /bls °API Color
Petroleo Negro
Petroleo Volatil
48.83 2.75 1.93 1.60 1.15 1.59 42.15
64.36 7.52 4.74 4.12 2.97 1.38 14.91
100
100
225 625 34.3 Negro Verdoso
181 2 000 50.1 Anaranjado Natural
Gas Condesado 87.07 4.39 2.29 1.74 0.83 0.60 3.80
Gas Seco
Gas
95.85 2.67 0.34 0.52 0.08 0.12 0.42
86.87 7.77 2.95 1.73 0.88
100
100
100
112 18 200 60.8 Pajizo Claro
157 105 000 54.7 Cristal Agua
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6.2 Propiedades del gas condensado BOUNCE BEAT ((( 0_0 ))) 6.2.1 Relacion Gas – Condensado Condensado o Relacion Gas -Petroleo
Las razones gas – condensado condensado es un buen indicador de la composicion general del fluido Debido a la disminucion del contenido de componentes livianos y aumento de los pesados,la RGC disminuye con la profundidad La presion de roció de un gas condensado aumenta con la profundidad debido al incremento de contenido de liquido en le gas ,peso molecular.En cambio la presion de burbuja disminuye con la profundidad debido a la diminución de RGC en solución en el crudo Las razones gas – condensado condensado y la gravedad API del liquido producido varían de acuerdo con el numero de separadores, temperaturas y presiones de o peración de los mismos en tal forma que un operador puede medir una razón gas – condensado condensado diferente a la de su vecino,aunque ambos pozos produzcan el mismo fluido del yacimiento. La relacion gas condensado en base a los datos de produccion es la siguiente:
∑
6.2.2 Peso Molecular del Condensado
El peso molecular del gas condensado puede determinarse por medio de la correlación de Cragoe
6.2.3 Gravedad especifica especifica del Condensado
La gravedad especifica del condensado puede calcularse en funcion funcion de la °API en base a la siguiente ecuación:
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C
M
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180 178 176 174 172 170 168 166 164 162 160 158 156 154 152 150 148 146 144 142 140 138 136 134 132 130 128 126 124 122 120 118 116 114 112 110 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61
API
°
Fig. 6.1 Grafica del Peso molecular del condensado vs API
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6.2.4 Factor de compresibilidad del gas condensado ( P
Proc )
El factor de compresibilidad del gas condensado a una P Proc donde el gas esta en una sola fase se pude determinar por los métodos convencioanels de standing y katz siguiendo sus indicaciones .La P y T seudocritica se obtiene a partir de la composicion del gas condensado en el punto de roció o de la gravedad especifica del gas condensado si no tiene la composicion de la mezcla de hidrocarburos.Para el calculo del gas húmedo se sigue un procedimiento similar al anterior introducinedo la RG L ,g separado y la gL en el tanque de la ecuación. 6.2.5 Factor de compresibilidad del gas condensado ( P < Proc )
El factor de compresibilidad bifásico (Z2f) es un seudofactor de compresibilidad de una mezcla de hidrocarburos considerando que la fase liquido se comporta como un gas. A una P < Proc se forman dos fases: gas y liquido(condensado retrogrado) y se requiere conocer un factor de compresibilidad que tenga en cuenta la presencia de las dos fases.
∆→
Gas condensado
P
Gas condensado + Condensado Retrogrado
Proc
P < Proc
Debido a que el factor de compresibilidad a una P < Proc considera las dos fases, tanto el volumen como el numero de moles serán diferentes al de una sola fase, es asi que en vez de ser el volumen de gas sera el volumen total y en vez de ser el numero de moles de gas sera el numero de moles remanentes( Ni – Np)
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Donde:
De la ec. 6.5
y además de la ec. 6.5 y 6.6
Sustituyendo estos valores en la ec. 6.4
Ordenando términos y simplificando
o también
A la presion inicial el gas condensado esta en una sola fase y a P en dos fases (gas y condensado retrogrado)
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Correlación Z2f
Rayes ,Piper, McCain y Piper presentaron una correlación para estimar Z2f en base a datos de campo de fácil obtención. Igualmente aplica a gases ricos con ciertas concentraciones de componentes de no hidorcarburos CO2 H2 S y N2
donde: 0.7 1.1
20.0 2.1
6.2.6 Densidad relativa promedio del gas
A partir de los datos de produccion el volumen del gas debe incluir el de todos los separadores incluyendo los vapores del tanque de almacenamiento por tanto la densidad relativa del gas debe consistir en el promedio de los gases producidos
∑ ̅ ∑
6.2.7 Volumen molar del gas
El volumen molar se expresa como la relacion que existe entre el volumen de un gas y el numero de moles de dicho gas, donde la presion y temperatura son expresados en condiciones estándar .
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6.2.8 Fracción Molar del Gas
La fraccion molar del gas es simplemente la fracción de gas por determinada cantidad de gas condesados ambas en unidades mol. Es de observarse que la cantidad de gas y condensados en unidades mol están por unidad de tiempo esto se debe a que los datos de produccion están por unidad de tiempo, ,es decir ,los gastos (vol/tiem)
̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇
Sutituyendo ec. 6.10 y 6.11 y simplificando
+ * ̇ ̇ ̇ * + * + 8
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6.2.9 Gravedad especifica del gas condensado
Calculo de la mas del gas condensado Primeramente se realiza un balance de masa masa del gas condensado(mgc) = masa del gas(mg) + masa del condensado(mc)
̇ ̇ ̇
Para la masa del condensado
→ →
Combinando las ecuaciones a fin de obtener la masa de condensado
La tasa diaria de masa de condensado es la siguiente:
̇ ̇
Para la masa del gas
→ →
9
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La tasa diaria de masa de gas es la siguiente:
La densidad del gas se obtiene de la siguiente manera:
Sustituyendo el volumen molar (ec. 6.9) en la ec. 6.20
* +
La tasa diaria de masa de gas es la siguiente:
̇ ̇
Sustituyendo la ec. 6.17 y ec. 6.22 en la ec. 6.13
̇ ̇ ̇
Determinando la tasa diaria de moles de gas condensado
̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇
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Combinando la tasa diaria de masa (ec 6.23) y moles (ec. 6.24) el peso molecular de gas condensado es el siguiente
̇ ̇ Multiplicando numerador y denominador por 379.5
̇̇ → →
Sustituyendo las ec. 6.26 y ec. 6.27 en la ec. 6.25
Multiplicando numerador y denominador por 1/qc
] [ * + Determinando la densidad relativa del gas condensado
[ ] + * 11
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[ ] * +
Si se cuenta con la los valores de campo para cada etapa de separacion
∑ ∑
Si se cuenta con la composicion de la mezcla
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Ejemplo 6.1 Se desea determinar la gravedad especifica del gas condensado producido por un pozo del campo la ceibita a partir de los siguiente informacion:
°API = 48.9 3
RGC = 6327 ft /Bls
= 23.176 lbs/lbmol
Solucion:
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Ejemplo 6.2 Calcular la gravedad especifica del gas condensado producido por un pozo con un crudo de gravedad API de 54.8 en base a la siguiente informacion de pruebas de produccion qg = 888.5 mpcd
qg = 51.4 mpcd
qg = 12.8 mpcd
g = 0.676
g = 1.015
g = 1.568
del pozo
qc = 100 Bpd 1er Separador
2do Separador
Tanque de Almacenamiento
Solucion:
Datos qg (mpcd)
1er Sep 888.5 0.676 600 626
2do Sep 51.4 1.015 52 171
Tanque 12.8 1.568 20 074
Total 952.7 672 867.4
∑ ∑ ∑ ∑
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6.2 Metodo Volumetrico para Yacimientos de Gas Condensado Para determinar el volumen de gas disponible en un yacimiento de gas condensado se debe conocer en que proporción se encuentra tanto el gas como el condensado por separados
Volumen Original de Gas Condensado
Volumen Original de Gas
Volumen Original de Condensado
Factor volumétrico del gas condensado
El factor volumetrico del gas condensado como el factor volumétrico del gas es funcion de la presion, temperatura del yacimiento y factor de compresibilidad del gas,pero la única diferencia es que el factor de compresibildad del gas condensado difiere al del gas
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Ejemplo 6.3 Determinar el GCOES , COES y COES de la capa de gas condensado del yacimiento del campo la ceibita.
Pi = 4531 Psi
Ty = 274 °F
VR =134 942 acre – ft
= 0.135
3
RGC = 6327 ft /Bls
= 0.8
°API = 48.9
Solucion:
Determinando la gravedad especifica y el peso molecular del condensado
Calculando la relacion gravedad especifica-peso molecular
gravedad especifica del gas condensado
fracción molar del gas
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Psc y Tsc Gas Condensado
Psc
Tsc
700 690 680 670 660 650 640 630 620 610 600 590 580 570 560 550 540 530 520 510 500 490 480 470 460 450 440 430 420 410 400 390 380 370 360 350 340 330 320 310 300 0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
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Presión pseudoreducida, p pr 0
1
2
3
1.1
4
5
6
7
1.1
Temperatura pseudoreducida 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2
1.0
5 . 1
2.0 1.9
0.9
1.8
1.3 1.1
1.05
1.6
1.1
0.8
1.5
z
1.2
1.4 1.35
1.3
1.3 1.4
0.6
1.25
1.5 1.6 1.7
1.2
0.5
1.8 1.9 2.0 1.15
0.4
1.7 z
1.45
0.7
1.0 1.05 1.2 0.95
4 . 1
1.7
, d a d i l i b i s e r p m o c e d r o t c a F
8
, d a d i 1.6 l i b i s e r p m o c e 1.5 d r o t c a F
1.4
2.2
2.4 2.6 3.0
1.1
1.3
1.2
0.3 1.05
0.25 1.1
3.0 2.8 2.6
1.1 2.4
2.2 2.0 1.9
1.0
1.8
1.2
1.7 1.6
1.1
1.0 Compresibilidad de gases naturales
1.05 1.4 1.3
0.9 7
0.9 8
9
10
11
12
13
14
15
Presión pseudoreducida, p pr
→
18
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Determinando el factor volumétrico del gas condensado inicial
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Ejemplo 6.4 En un yacimiento con una presion de 2740 psia y 215 °F se desea saber el volumen de 3 gas y condensado iniciales de un crudo de 49.19 lbs/p , el yacimento cuenta con una porosidad de 25 % y una saturación de agua de 30%, los datos de produccion arrogaron una cantidad de 3100 mpcd en el separador además de una densidad relativa de gas de 0.65 ,si la cantidad de gas del tanque de almacenamiento es de 120 mpcd y la cantidad de crudo es de 242 bpd¿Cuál sera la produccion diaria de condensado de gas a condiciones de superficie?
Pi = 2740 Psia
Swi = 0.30
Ty = 215°F
Φ = 0.25
Datos de Produccion qg, mpcd qc, Bpd ϒg
Separador 3100 0.65
Tanque de Almacenamiento 120 242 1.20
Calculos:
Determinando la gravedad especifica y el peso molecular del condensado
Calculando la relacion gravedad especifica-peso molecular
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∑ ∑ ̅ ∑ gravedad especifica del gas condensado
fracción molar del gas
Determinando el factor volumétrico del gas condensado inicial
Produccion diaria de condensado de gas
∆ 21
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Psc y Tsc Gas Condensado
Psc
Tsc
700 690 680 670 660 650 640 630 620 610 600 590 580 570 560 550 540 530 520 510 500 490 480 470 460 450 440 430 420 410 400 390 380 370 360 350 340 330 320 310 300 0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
22
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CAPITULO 1 PROPIEDADES FISICAS DEL GAS Presión pseudoreducida, p pr
0
1
2
3
1.1
4
5
6
7
1.1
Temperatura pseudoreducida 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2
1.0
5 . 1
2.0 1.9
0.9
1.8
1.0 1.05 1.2 0.95
1.3 1.1
4 . 1
1.7
1.05
1.6
1.1
0.8
1.7
1.5
z
, d a d i l i b i s e r p m o c e d r o t c a F
8
z
1.45
, d a d i l 1.6 i b i s e r p m o c e 1.5 d r o t c a F
1.2
1.4
0.7
1.35
1.3
1.3 1.4
0.6
1.25
1.5
1.2
1.7
1.6
0.5
1.4
1.8 1.9 2.0 1.15
0.4
2.2
1.3
2.4 2.6 3.0
1.1
1.2
0.3 1.05
0.25 1.1
3.0 2.8 2.6
1.1 2.4
2.2 2.0 1.9
1.0
1.8
1.2
1.7 1.6
1.1
1.0 Compresibilidad de gases naturales
1.05 1.4 1.3
0.9 7
0.9 8
9
10
→
11
12
13
14
15
Presión pseudoreducida, p pr
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Ejemplo 6.4 Calcule la produccion total diaria de gas incluyendo los volúmenes de gas equivalentes a la produccion de condensado y agua en base a los siguientes datos
del pozo PY = 6000 Psia
qg = 6 mmpcd
= 225°F
qg = 0.021 mmpcd
qc = 100 Bpd °API = 50
contenido de vapor de agua
qw= 10 Bpd
0.86 bls/mmpcs
Solucion:
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Balance de Materia para Yacimientos de Gas Condensado
∆→
Ni
Ni
=
NP NR NP + NR
GPT =produccion de fluido equivalente en gas ,pcn(gas sep +condensado + vapor de agua) VC = fracción volumétrica del condensado retrogrado Vhcs = volumen ocupado por los hidrocarburos Ni = numero de moles iniciales , lbmol Ni = numero de moles gas condensado (numero de moles de gas + numero de moles condensado)
GPT =produccion de fluido equivalente en gas ,pcn(gas sep +condensado + vapor de agua) VC = fracción volumétrica del condensado retrogrado Vhcs = volumen ocupado por los hidrocarburos
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Produccion Total de gas(GPT)
La produccion total de gas equivale a la produccion de gas de los separadores mas la produccion de liquido (condensado mas agua) convertida en gas Para obtener resultados mas exactos , el volumen de gas debe incluir el de todos los separadores incluyendo los vapores del tanque de almacenamiento y no solo el gas proveniente del separador principal Las razones gas – condensado y la gravedad API del liquido producido varían de acuerdo con el numero de separadores,temperaturas y presiones de operación d e los mismos en tal forma que un operador puede medir una razón gas – condensado diferente a la de su vecino,aunque ambos pozos produzcan el mismo fluido del yacimiento.
Equivalencia en gas
* + *+ + * Equivalencia en gas en agua
El agua corresponde al vapor de agua contenido en el gas y no al agua proveniente de un acuífero.El vapor de agua contenida en gases naturales a presiones y temperaturas normales de yacimientos esta usualmente en el rango de una fracción a tres barriles por cada millón de pies cúbicos normales de gas
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Produccion de liquido equivalente en gas
Numero de moles de gas
La cantidad de gas en funcion de el numero de moles es el gas que se encuentra junto con el condensado retrogrado
Es de considerarse que debido a que se cuenta con la cantidad de gas condensado en el yacimiento,el volumen de gas debe expresarse en funcion de la fracción de gas condensado y el volumen de hidrocarburos
representa cantidad de gas en fraccion que hay en el condensado retrogrado
quedado por tanto la ec. de la siguiente manera:
Numero de moles de condensado
La cantidad de condensado expresada en numero de moles es la siguiente:
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Debido a que se cuenta con el dato de la cantidad de condensado expresado en fracción el volumen de condensado debe dejarse en funcion del esta fracción es decir:
Finalmente el numero de condensado es:
Ni
Ni CeΔP NR
Observando la figura se obtiene la siguiente ecuación matemática:
∆ Donde el numero de moles iniciales(gas condensad o) equivale a la suma del numero de moles remanentes y el numero moles afectados por el efecto de compactacion
Despejando el numero de moles remanentes ec.
∆ Agrupando términos y factorizando
∆ ( )∆ 28
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Sustituyendo el numero de moles de gas condensadoec. y factorizando el volumen de hidrocarburos se obtiene el numero de moles remanentes
∆ También el numero de moles remanentes es equivalente al numero de moles iniciales menos los producidos , ya que el remanente es el volumen que queda en el yacimiento despues de producir n moles
∆ Combinando las equivalencias del numero de moles iniciales y los producidos
∆ ∆ Dividiendo toda la ecuación sobre G
∆ Considerando el numero de moles iniciales
( ) → () ∆
Sustituyendo la ec. en la ec. y simplificando terminos
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( ) ∆ Finalmente se obtiene la expresión
∆ ()
Si no hay condensación retrograda en el yacimiento
∆ ()
Fig. 6.2 Metodo de Declinacion de Presion para yacimientos de Gas Condensado
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Ejemplo 6.5 El yacimiento de la arena x del campo Carisito presenta las propiedades PVT , caracteristicas petrofísicas e históricas de produccion que se presentan a continuación:
Pi = 5500 Psia
Swi = 0.18
Ty = 315°F
P, Psi 5500 5150 4450 4230 3500 3050 3025 700
Φ=
Zgc 1.091 1.051 0.972 0.940 0.890 0.865 0.864 0.934
0.13
°API = 41.1 RGC = 4546 pcs/bls
Z2f
Vc, %
0.879 0.851 0.850 0.687
13.2 16.1 16.2 13.3
Historicos de presion y produccion Fecha Junio 86 Julio 87 Julio 88 Julio 89 Julio 90 Dic 91 Dic 95 Dic 96 Dic 97
P, Psi 5500 5150 4450 3500 3050 3025
GP, mmpcs
Nc, mbls
WP, mbls
1690.8 5032.4 8542.4 11929.8 15795.1 22293.7 26032.8 31233.5
400 1251.7 2436.3 3329.7 4091.8 5314.9 5688.5 6021.0
7.1 19.1 34.7 49 86 144.6 167.7 194.5
Determinar: a) GCOES, GOES y COES por el método volumétrico b) GCOES por el método de declinación de presion
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Mc
° API
190 185 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25
0.690 0.700 0.710 0.720 0.730 0.740 0.750 0.760 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 0.830 0.840 Densidad Relativa del Condensado
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a) Calculo de GCOES , COES Y COES
Calculando la relacion gravedad especifica-peso molecular
fracción molar del gas
Determinando el factor volumétrico del gas condensado inicial
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CAPITULO 1 PROPIEDADES FISICAS DEL GAS
a) Calculo de GCOES por Metodo de Declinacion de Presion
Para el calculo de Gpt
Realizando los demás cálculos: P, Psia 5515 5165 4465 3515 3065 3040
Zgc 1.091 1.051 0.972 0.890 0.865 0.934
P/Zgc 5055 4914 4594 3949 3543 3519
Gpt, mmmpcs 0 2 6 10 14 19
P / Zgc 6000
5000 4000 3000 2000 1000 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55 GP
60
MMMPCS
Por el método de declinación GCOES = 56 mmmpcs
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