memorias winprop

SIMULADOR DE FASES – WINPROP

Por COMPUTER MODELLING GROUP (CMG) Version 2009

Instructor Diego Hernán Ríos Díaz

Ing. Diego Hernán Ríos Díaz

CONCEPTUALIZACION DE HERRAMIENTA DE WINPROP

Winprop es un software para el modelar el comportamiento de cada una de las fases presente que generalmente se encuentra en el yacimiento. Ahora para inicializar el programa nos dirigimos al escritorio escritorio y le damos doble clic sobre este icono.

El launcher, es quien nos permite visualizar todo el paquete completo del CMG. Al iniciar el launcher les va aparecer aparecer una ventana como la que se muestra a continuación.


CONCEPTUALIZACION DE HERRAMIENTA DE WINPROP

Winprop es un software para el modelar el comportamiento de cada una de las fases presente que generalmente se encuentra en el yacimiento. Ahora para inicializar el programa nos dirigimos al escritorio escritorio y le damos doble clic sobre este icono.

El launcher, es quien nos permite visualizar todo el paquete completo del CMG. Al iniciar el launcher les va aparecer aparecer una ventana como la que se muestra a continuación.


Después que esta ventana se nos ha desplegado seleccionamos la herramienta de Winprop y le damos doble clic.

Esta es la presentación general del programa. En breve vamos explicar cada componente que integra las bases de Winprop, vamos a comenzar por la barra de herramientas.

Función para generar o crear un proyecto. Función para abrir un proyecto ya creado. Función para guardar el proyecto. Nota: los archivos del Winprop de guardan bajo la extensión .DAT Función para correr el programa. Nota: una vez que sea corrido el programa arrojara los datos en sus respectivas extensiones de salida.


.out

Es el archivo que contiene todos los cálculos de los resultados.

.rls

Es el archivo de salida que contiene todos los las propiedades de los componentes de la regresión, fraccionamiento y agrupamiento.

.srf

Es el archivo de salida que contiene los datos de las graficas.

.xls

Es el archivo de salida de Excel, que están todos los datos y graficas generados contenidos en el archivo .srf.

Función para visualizar todos los resultados una vez corrida la simulación. Función para visualizar los resultados en tablas y graficas de Excel (no todas las pruebas exportan los resultados en Excel). Función para cortar los cálculos previamente insertados. Función para copiar los cálculos previamente insertados. Función para pegar los previamente insertados. Función para retroceder. Función que permite llamar los archivos de ayuda del Winprop. Función que nos permite ocultar las opciones de cálculo.


Ya una vez visto la barra de herramientas, vamos a comenzar con explicar cada unos de la funciones del Winprop.

Regression (Regresión) : función que sirve para realizar para correlacionar los datos experimentales con los datos teóricos obtenidos por el Winprop y asi mejorar la EOS variando unas propiedades previamente seleccionadas.

Characterization (caracterización): sirve para determinar la caracterización de los componentes pesados esta caracterización esta compuesto dos subfunciones.


Plus Fracction Splitting (fraccionamiento del componente mas) : función que permite caracterizar y a su vez fraccionar los componentes más pesados del fluido. Component Lumping (Componentes agrupados) : nos permite realizar un agrupamiento de los componentes del fluido.

Calculation (Cálculos) : nos permite realizar los diferentes cálculos de estado y de fase en un sistema de hidrocarburos, esta a su vez esta divida en varias sub funciones. Specify New Composition (especificar nueva composición) : nos permite agregar o repartir una nuevos porcentaje o fracciones molares o en peso de la composición previamente ya definida. Single phase fluid (fase simple del fluido) : este cálculo permite calcular la fase y estado del fluido a unas condiciones de P & T. Two phase flash (flash de dos fases) : permite determinar el comportamiento general de las dos fases de un fluido. Isenthalpic flash (flash isoentálpico) : este cálculo sirve para modelar los procesos a entalpia constante. OGW/EOS multiphase flash (flash multifásico) : este cálculo nos sirve para modelar el comportamiento diferentes fases presentes en el sistema.


Asphalthene wax modelling mode lling (modelamiento de asfaltenos y parafinas) : este cálculo nos permite realizar un modelamiento del cálculo de precipitación de los asfaltenos y parafinas. Saturation pressure (presión de saturación) : este cálculo nos permite determinar la presión de saturación a una temperatura dada. Saturation Temperature (temperatura de saturación) : este cálculo nos permite determinar la temperatura de saturación a una presión dada. Two phase envelope (envolvente de dos fases) : esta opción nos permite modelar el diagrama de fases PT, PX y TX. Criconden bar/therm (cricondenbarico, cricondentermico) : esta opción nos permite calcular los puntos de máxima presión y temperatura en donde coexisten las dos fases. Critical points (puntos críticos) : esta opción nos permite calcular los puntos críticos del fluido. Three phase envelope (envolvente de tres fases) : esta opción nos permite modelar el diagrama de fases PT, PX y TX, pero para tres fases presentes las cuales son líquido, vapor y agua (fase acuosa). Multiple contacts (contactos multiples) : esta opción nos permite calcular las condiciones optimas de inyección de solvente o gas. Compositional gradient (gradiente composicional) : esta opción nos permite calcular el cambio de composición composición con respecto a la altura y el el cambio de temperatura. Process flow (procesos de flujo) : nos permite modelar el comportamiento del fluido durante el flujo de fluido.


Lab (laboratorio) : esta opción nos permite realizar las pruebas de laboratorio, en la cual esta divida en varias subfunciones Constant composition expansión (expansión a composición constante). Differential liberation (liberación diferencial). Constant volume depletion (depletamiento a volumen constante). Swelling test (prueba de hinchamiento). Single phase compressibility (comprensibilidad de una fase simple). Recombination (recombinación).


Simulator PVT (PVT para simuladores) : esta opción nos permite modelar el PVT para los simuladores, esta se divide en tres subfunciones. CMG GEM EOS Model (modelo de ecuación de estado GEM) : esta opción nos permite modelar el PVT para el simulador composicional no térmico GEM. CMG STARS PVT data (datos PVT para STARS) : esta opción nos permite modelar el PVT para el simulador composicional térmico STARS. Black Oil PVT data (datos PVT para “aceite negro”) : esta opción nos permite modelar el PVT para el simulador de “aceite negro” no térmico IMEX.


Problema 01 – Ingresando los datos a partir de una composición original.

El primer paso es abrir el simulador de fases luego.

Luego como podemos observar en cada opción de entrada, aparece una U de por medio lo cual significa undefeinition (no definido), lo cual indica que esas funciones están a la espera de que se le inserte los datos de entrada.

Nos paramos sobre Titles/EOS/Units y le damos doble clic.


Nos saldrá un recuadro solicitando unas referencias de entrada en donde: Comments : Es un parámetro opcional. Title 1, 2, 3 : Es un parámetro opcional. Equation of state (EOS): Es un parámetro obligatorio de que ecuación de estado vamos a trabajar, para este caso vamos a trabajar con la ecuación de estado de PR(1978). Units : Es un parámetro obligatoria definir las unidades en las cuales estamos y vamos a trabajar las pruebas, para este caso utilizaremos el sistema ingles. Feed : Es un parámetro obligatorio la alimentación del sistema definir si la composición está dada en moles o en peso, para este caso utilizaremos alimentación molar.


Ahora como se observa una vez que se define el parámetro de entrada de la función la U es removida lo cual indica que la función o propiedad ya ha sido definida.

Luego le damos doble clic a Component Selection/Properties.


Para nuestro caso base se sabe que la composiocion de la mezcla es la siguiente. Composición

Porcentaje molar

C3 NC5 FC6 FC16 FC18 FC19

5 15 15 20 30 15

Para conocer como insertar los componentes favor prestar atención. Nota: es son las ecuaciones con las cual trabaja las correlaciones de viscosidad.

JST

PERDERSEN


Luego en esta opción se inserta los porcentajes o fracciones del fluido a analiza, como se observa se encuentra dos casillas primary (primario) y secundary (secundario). A lo que se refiere con primario se refiere a los fluidos original insitu en que se encuentra en el yacimiento y secundario se refiere a la composición del fluido que se va utilizar para un caso de recobro mejorado.


Luego que hemos ingresados todos los parámetros de entrada le damos correr, el botón de correr se encuentra en la barra de herramientas


.

Al darle correr inmediatamente botara un una advertencia de que si queremos guardar el proyecto le decimos que si.

Después seleccionamos el sitio donde lo vamos a guardar, lo ideal es que cada uno cree una carpeta con su nombre y código y lo guarde en Mis Documentos.


Después debió haber salido este recuadro negro lo cual indica que el programa fue ejecutado para ser corrido o simular, después que termina el proceso, nos dirigimos a la barra de herramientas y le damos en este icono

Entonces para la interpretación del reporte favor poner atención.


Problema 02 – Ingresando una composición con componentes Cn+

Para la composición dada se tiene que:

composición

C2 C3 NC5 IC5 FC6

Porcentaje Molar 5 10 15 25 35

Sabiendo además que el componente C7+ tiene una fracción molar de 0.1 y sus propiedades físicas son las siguientes. γC7+=0.827

MW=158 Tenga en cuenta que la ecuación de estado que vamos a utilizar es la de SRK (G&D) y unidades de campo. Nota tenga en cuenta que las correlaciones trabajan bajos los siguientes parámetros. Twu: Tb arriba de 715

C y SG arriba de 1.436

°

Goossens: MW de 76 a 1685 (C120), Densidad de 0.63 a 1.08 g/cc y Tb de 33 to 740 C °

Riazi-Daubert: Tb arriba 455

C y MW de 70 a 300.

°


Problema 03 – Composiciones simples, calculo de single phase.

Para un componente puro vamos a construir el diagrama de fases PT para este componente luego vamos a construir la envolvente Pv y también vamos a construir la grafica Tv.


Vamos hacer las graficas correspondientes para dos componentes, para el agua (H2O) y para el metano (CH 4 o C1). Entonces para ellos primero lo vamos a desarrollar para el componte agua.


Abrimos el Winprop.

Para nuestro caso en base al componente agua vamos a trabajar el siguiente: La ecuación de estado que se sugiere trabajar es la ecuación de SRK y la alimentación es en moles.



Nota: Una de las desventajas o debilidad del programa es que el no puede graficar componentes puros o binarios mediante la función Two phase envelope.

Entonces para ellos vamos a incurrir al reporte para generar nuestra graficas manualmente. Ahora para construir nuestra grafica de PT primero lo que hay que examinar es cuál es el punto crítico del agua. Para ello entonces desplegamos la opción de Calculation y seleccionamos Critical Points.


Luego que hemos insertado satisfactoriamente este cálculo le damos correr y observamos el resultado


Como se observa los puntos críticos de la muestra es igual a: Pc (psia) = 3197.84 Tc (°F) = 705.470 Para construir el diagrama de fases vamos a realizar lo siguiente. En la pestaña de Calculation seleccionamos la opción Saturation Pressure y depues Saturation Temperature.



Nota: los valores de k son hallados internamente mediante esta ecuación.

Bueno ahora en el recuadro de temperatura vamos a colocar una temperatura menor que la del punto crítico, para este caso 200°F y estimamos una presión de saturación de más o menos 1200 psia.

Hacemos este procedimiento mismo para ahora seleccionando Saturation Temperature, pero en este caso para un presión de 500 psia y una temperatura estimada igual a 600 °F


Luego de darle las condiciones de trabajo vamos y le damos correr, luego observamos el reporte.


Luego realizamos varios cálculos de Saturation Pressure para las siguientes temperaturas. Para 500 °F, 400°F, 300°F, 200 °F y 86°F Se sugiere estimar una presión de aproximadamente 1200 Psia. Luego de haberlo corrido, abrimos el reporte y sacamos todos los datos necesarios, luego abrimos Excel. Luego de haber creado es grafica vamos a realizar una grafica Tv. 800 700 600

a r 500 u t a r a 400 e p m 300 e T

Series1

200

Series3

Series2

100 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Volumen Molar

Este mismo procedimiento se realiza para una grafica de Pv.


Ahora vamos a Calculation y seleccionamos Single Phase.

Vamos a modelar unas condiciones de la operación de bombeo del agua en una batería por cual es inyectada como forma de vapor en el yacimiento. Una bomba centrifuga inyectada el fluido (agua) a las siguientes condiciones 200 psia y 86 °F, se conocer sus propiedades físicas en la entrada del generador de vapor y a la salida del generador si sabemos que a la salida del generador sale el agua con las siguientes condiciones 600°F y 1000 psia. Se quiere mirar cuales son las condiciones de entrada y de salida.


Problema 04 – Composiciones binarias, calculo de two phase.

Se tiene un campo de gas compuesto por la siguiente composición. Composición

Porcentaje molar

C2 nC5

20 80

Se desea analizar el comportamiento del gas en el transcurso de fondo de pozo hasta cabeza de pozo, para ello se desea que se grafique la curva PT para esta composición, luego modelar un procesos Two Flash para conocer con exactitud el comportamiento del gas hasta llegar a cabeza de pozo. Además se cuenta con la siguiente información

Temperatura (°F)

Presión (Psia)

150 100 50

1200 1000 800

Tenga en cuenta que la ecuación de estado que se recomienda que sea SRK (G&D) y unidades de campo. Primero calcule el punto crítico de la mezcla. Luego realizar la grafica de PT y la grafica de Tv. . Realizar el cálculo de los puntos de saturación para las siguientes temperaturas, 50, 120, 150 y 250 °F, estime una presión de 1200 Psia.




Problema 05 – Calculo de dos fases para sistemas multicomponentes.

Para este caso se tiene la siguiente composición. composición

C2 C3 NC5 IC5 FC6

Porcentaje Molar 5 10 15 25 35

Sabiendo además que el componente C7+ tiene una fracción molar de 0.1 y sus propiedades físicas son las siguientes. γC7+=0.827

MW=158 Tenga en cuenta que la ecuación de estado que vamos a utilizar es la de SRK (G&D) y unidades de campo. Nota tenga en cuenta que las correlaciones trabajan bajos los siguientes parámetros. Twu: Tb arriba de 715

C y SG arriba de 1.436

°

Goossens: MW de 76 a 1685 (C120), Densidad de 0.63 a 1.08 g/cc y Tb de 33 to 740 C °

Riazi-Daubert: Tb arriba 455

C y MW de 70 a 300.

°

Se desea construir la grafica PT utilizando la función Two phase envelope, para ello entonces vamos a la pestaña de Calculation y la seleccionamos.



Además se desea analizar el comportamiento del fluido cuando se es transportado en un tramo de tubería a las siguientes condiciones.

Temperatura (°F)

Presión (Psia)

200 200 200 200 200 200 200 200

300 280 260 240 220 200 180 160

Hasta que el proceso finalice en los 100 psia en proceso isotérmico.


Tipos de Distribución

Para hablar de componentes fraccionados es necesario hablar de los tipos de distribución ya que por este es por el cual se hacen los cálculos para la distribución en tanto a las fracciones molares o en peso, como el peso molecular.

Distribución Exponencial.

Distribución Gamma.


Ecuaciones fundamentales del cálculo de saturación


Problema 06 – Calculo de dos fases para sistemas multicomponentes. SPE.

Componentes Fracción CO2 0.0091 N2 0.0016 C1 0.3647 C2 0.0967 C3 0.0695 IC4 0.0144 NC4 0.0393 IC5 0.0144 NC5 0.0141 FC6 0.0433 FC9 0.132 FC15 0.0757 FC16 0.051 FC30 0.0315 FC45 0.0427

Porcentaje 0.91 0.16 36.47 9.67 6.95 1.44 3.93 1.44 1.41 4.33 13.2 7.57 5.1 3.15 4.27

Para la composición previamente descrita calcular el punto crítico, el punto cricondentermico, cricondenbarico y la envolvente de dos fases.


Ahora vamos a modelar para un yacimiento de gas condesando SPE 0091505. Para este yacimiento vamos a tener las siguiente consideraciones, la EOS que vamos a utilizar es SRK (G&D) y la alimentación molar. Nota: El componente C7+ lo vamos a insertar mediante la función Plus Fraction. Componentes SBL GC 1 N2 2.43 CO2 3.369 H2S 1.227 C1 67.161 C2 6.528 C3 3.658 IC4 0.869 NC4 2.153 IC5 1.107 NC5 1.287 C6 1.988 C7+ 8.223 MW C7+ 112 SG C7+ 0.8998 Pr (psia) 3854.53 Temp 101 Py (psia) 4224.34 GOR 1172

Entonces para ello vamos a realizar lo siguiente.



A continuación nos saldrá un mensaje como este al darle ok en la composición, la ignoramos motivo por el cual la fracción faltante lo vamos a ingresar de otra manera.

Luego vamos a la opción de Characterization y luego a la opción de Plus Fracction.



Luego vamos a crear la envolvente de dos fases y grafique las líneas de isocalidad del 0%, 10%, 20%, 80%.

Luego le damos ok y lo corremos, luego de corrido nos dirigimos a File luego a Update Component Properties y le damos que si en el recuadro que aparece.


Luego eliminamos la opción de plus fraction y ahora vamos a la pestaña de Characterization y seleccionamos Component Lumping

Ahora vamos hacer un esquema de agrupamiento para esta composición, vamos a agruparlos en tres grupos; grupo #1 N2 hasta C3, grupo #2 iC4 hasta FC6, grupo #3 va desde C07-C08 hasta C09-C10.



Luego vamos a hallar la presión de roció a la temperatura del yacimiento que es igual a 101 °F. Para ello tengo en cuenta que en esta ocasión vamos a seleccionar Bubble point. Segundo determinar la fase en la cual se encuentra el yacimiento según las condiciones iníciales. Luego de mirar el punto de rocio y las condiciones iníciales del yacimiento determinar una regresión para ajustar mejor el parámetro y realizar una prueba CVD para determinar cuánto es el porcentaje de condensando podría encontrarse en el yacimiento. Para ellos vamos a Lab y seleccionamos Depletion Volume Constant e vamos hace el depletamiento a estas condiciones temperartura de yacimiento (101 °F) y pasos de presión igual a: Presión (psia) 5000 4224.34 4000 2000 3000 1000 500 100


Luego vamos a realizar un ajuste por presión de saturación entonces vamos a Regression y le damos Start y le damos doble clic sobre la opción que nos desplego.


Ahora seleccionamos los puntos mostrados y luego insertamos nuevamente presión de saturación a las condiciones que se definió anteriormente.


Luego le insertamos la presión de saturación real para que pueda hacer la regresión. Luego vamos a Regression y seleccionamos end.

Luego insertamos otra vez presión de saturación y observamos que la EOS ha sido ajustada.


Problema 07 – Calculo de dos fases para sistemas multicomponentes. Caso Caño Rondon.

Para este caso vamos a utilizar la ecuación de estado de SRK (G&D) y vamos a trabajar sobre las unidades de campo o inglesas.

Componentes % molar CO2 0.43 N2 0.22 C1 16.55 C2 3.3 C3 1.84 iC4 0.79 nC4 1.52 iC5 1.24 nC5 1.38 C6 2.99 C7+ 69.74

Propiedades Físicas de C7+ MW+ SG

225 0.8401


Vamos a títulos y unidades y seleccionamos las unidades necesarias.

Luego vamos componentes e insertamos los componentes a excepción del C7+.


En composición insertamos el porcentaje molar de cada uno de los componentes.

Luego de insertar los valores de la composición nos saldrá un letrero que nos dice que le composición no suma 1 o 100, por lo cual lo ignoramos.

Luego vamos a Characterization y seleccionamos la opción de Plus Fracction.


El tipo de distribución vamos a trabajar la de dos etapas exponencial y que el agrupamiento lo haga internamente, las propiedades criticas que las calcule sea por TWU.


En distribución insertamos la fracción que precede al componente del C7+ es decir la fracción del C6.


En simple insertamos todas las propiedades físicas del C7+ tener en cuenta que el Z+ es en fracción y recuerde que en la opción de SCN significa cuanto es el numero de carbonos quiere fraccionar.

Luego de haber seleccionado todos los parámetros le damos ok y lo corremos, después de corrido vamos a File, luego buscamos la opción que dice Update Component Properties y nos saldrá un recuadro de la siguiente manera.

Le damos que si y luego eliminamos la opción del cálculo de Plus Fraction.


Si vamos a Component Selection observamos que los componentes que se fracción ya se inserto dentro de la composición.


Luego de hace esto vamos a realizar un agrupamiento entonces vamos a Characterization y seleccionamos Component Lumping.

Ahora seleccionamos tres grupos en el cual vamos agrupar y que son los siguientes.


Del componente CO2 hasta el componente C3 (grupo #1), del componente iC4 hasta el componente FC6 (grupo #2) y del componente C07-C10 hasta el componente C22-C26 (grupo #3); el ultimo componente se autodenomina 4 ya que es el ultimo que queda y por lo tanto se agrupa el solo (es decir no es agrupado).



Luego borramos o eliminamos la opción de Component Lumping. Ahora hallamos vamos a construir la envolvente (con líneas de isocalidad volumétricas del vapor del 20%, 50% y 80%), también hallar el punto crítico, el cricondenbarico y el cricondertermico.

Una vez terminado de construir la envolvente y demás se observa las condiciones del yacimiento.

Lo siguiente es simular la presión de saturación a las condiciones del yacimiento (hallar la presión de saturación a una temperatura de 238 °F). Luego de conocer exactamente las condiciones de iníciales del yacimiento y asumiendo que la presión de abandono es de 100 psia, realizar cual sería el comportamiento del fluido hasta la presión de abandono y segundo mirar cual es el porcentaje de liquido y vapor para las condiciones de abandono, tenga en cuenta que este es un proceso isotérmico. Luego de realizado dicho proceso vamos a realizar una prueba de separador con el fin de conocer el API de la muestra a condiciones de tanque. Pero de antemano se conoce la siguiente información.


Entonces ahora vamos a Lab y seleccionamos la opción de Separator.

Luego le damos correr y miramos el reporte.


Luego de haber realizado esta prueba vamos a realizar la prueba de expansión a composición constante.

Presión (Psig) 5000 4091 4000 3000 2000 1000 900 800 700 600 524 522 520 518 516 515

Presión (Psia) 5014.7 4105.7 4014.7 3014.7 2014.7 1014.7 914.7 814.7 714.7 614.7 538.7 536.7 534.7 532.7 530.7 529.7

Entonces nos metemos Lab y después seleccionamos la opción de Constant Composition Expansion.


Luego de corrido seleccionamos el icono de Excel para que nos grafique y nos muestre todos los datos. Ahora vamos a realizar una prueba diferencial, recuerde que la prueba diferencial parte en el punto de burbuja a la temperarua del yacimiento que es de 238 °F, entonces para este casi nuestro punto de burbuja es de 781.155 psia. Entonces vamos a la pestaña de Lab y seleccionamos Differential liberation


Luego le damos correr para luego darle en el icono de Excel para mostrar los resultados arrojados.

Ahora que hemos visualizados todos los datos vamos a realizar un regresión para ajustar los datos de laboratorio con los obtenidos teóricamente.



Luego de hacer las respectivas regresiones y haber hecho un tuning a la EOS se desea hacer lo siguiente. La empresa petrolera por cual trabaja a determinado que se desea colocar un sistema de separadores de uno o más etapas, además se determino que la perdidas de presión de cabeza de pozo has la estación o batería es de aproximadamente 100 psia. Determine cual serian las presiones óptimas de trabajo para una etapa si determino que hay tres separadores que trabajan a la siguiente presión. Presiones de trabajo (psia): 300, 200, 100. Se justifica colocar solo una etapa y es necesario colocar más de una etapa.


Anexos


memorias winprop

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