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Geomecánica en las cuencas de pozos petroleros de México Coordinador del evento : José Luis Morales Estrada Gerencia de Perforación y Mantenimiento de Pozos División Norte ( 782 ) 826 1000 Ext 3-26-34 [email protected] Interior Campo Pemex , Poza Rica Ver 26 y 27 de Marzo del 2009 Taller impartido por : Pemex - Schlumberger

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Geomecánica en las cuencas de

pozos petroleros de México

Coordinador del evento :

José Luis Morales EstradaGerencia de Perforación y Mantenimiento de Pozos

División Norte( 782 ) 826 1000 Ext 3-26-34

[email protected] Campo Pemex , Poza Rica Ver

26 y 27 de Marzo del 2009

Taller impartido por : Pemex - Schlumberger

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Consultas en línea de geomecánica del pozo , usar los siguientes links

http://www.glossary.oilfield.slb.com/search.cfm

Link de consulta Global en línea por Schlumberger

http://search.slb.com/search?client=SLB&output=xml_no_dtd&proxystylesheet=SLB&proxyreload=1&

Link de glosarios - términos en línea por Schlumberger

Conferencia de Geomecanica en Pozos y Yacimientos Petroleros 26 y 27 de Marzo en el centro de eventos de Pemex Exploracion en Pozarica Ver 2009

Ing Antonio Pascual García Director de Universidad GRUPO CEDIP Tampico , Tamaulipas , México Tel ( +52 ) ( 833 ) 228 28 02 email: [email protected]://www.cedip.edu.mxhttp://www.ugc.edu.mx

Carlos VaillardDCS LAM Area de Geomechanics BDMSchlumberger Srenco S.A. Bogota ColombiaTel: ( 57-1) 219 51 08 email: [email protected]://www.slb.com

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Indice

-ROL DE LA GEOMECANICA DEL POZO

- ELABORACION DEL MODELO GEOMECANICO

-EJEMPLO DE APLICACIÓN

-CONCLUSION

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Objetivo

• Mostrar la importancia y los alcances de la geomecánica en las actividades de:

1.-Perforación

2.-Terminación

3.-Explotación de pozos petroleros

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Rol de la Geomecanica

• Geomecánica .- Es la disciplina que se ocupa de las deformaciones y fallas de las rocas. En la industria del petróleo, la geomecánica se ocupa de las deformaciones y fallas de las rocas sedimentarias durante el ciclo de perforación y terminación de pozos; así como en producción de hidrocarburos.

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Rol de la geomecánica en la vida del pozo

• Se estima que los NPT por problemas asociados a la geomecánica son del orden del 41% del total de los NPT en las actividades de perforación del pozo

Fuente de información: Congreso de Geomecanica en Pemex Exploración , Pozarica Ver

por Schlumberger26 y 27 de Marzo del 2009

La inestabilidad del pozo provoca el 42% de todos los tiempo de inactividad de perforación

NPT ( non pro-active time = Tiempo no productivo)

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La inestabilidad del pozo provoca el 42 % de la inactividad del pozo

- Tubería atascada ( Stuck pipe ) - Patadas ( Kick )- Perdidas de circulación ( Lost Circulation )- Desprendimiento Lulita (Sloughing Shale )- Fluidos ( Flows ) - Inestabilidad del pozo ( wellbore instability ) - Presión del poro ( pore pressure )

http://www.geomi.com

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http://www.engineeringtoolbox.com/npt-national-pipe-taper-threads-d_750.html

Link : NPT ( non pro-active time = Tiempo no productivo)

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Rol de la geomecánica en la vida del pozo

• Problemática durante la perforación

- Inestabilidad del agujero - Fracturas inducidas- Descontrol del pozo

Geopresiones Formaciones Reactivas

Formaciones No consolidadas

Formaciones o falladas o fracturadas

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por :Schlumberger26 y 27 de Marzo del 2009

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Rol de la geomecánica en la vida del pozo

Problemática durante la terminación y producción

Fracturas hidráulicas , producción de arena, colapso de tuberías, y el hundimiento de superficies. En algunos casos, la extracción de hidrocarburos provoca la formación de nuevas fallas y fracturas o deslizamientos sobre fallas preexistentes.

Fuente de información: Congreso de Geomecanica en Pemex Exploración

Pozarica Ver por :Schlumberger

26 y 27 de Marzo del 2009

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Elaboración del modelo geomecánico

1.- Presión del poro2.- Litologías y propiedades de la roca3.- Orientación de esfuerzos4.- Magnitud de los esfuerzos5.-Tipo de régimen de esfuerzos6.- Información pozos de correlación

Herramientas y software técnico necesario:

1.- Visualizadores2.-Predicción de Presión del Poro , Esfuerzos ( Magnitud y dirección ) 3.- Correlaciones y modelos existentes

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Elaboración del modelo geomecánico

Presión del poro a partir de registros geofísicos o de velocidad de intervalo, calibrados con eventos del pozo ( MDT, gasificaciones, brotes, densidad fluido de control , pruebas de producción, etc… )

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Elaboración del modelo geomecánico

Obtención de la información

Litología , a partir de pozos de correlación, sísmica, registros geofísicos.

Propiedades de la roca.Pruebas de núcleos , registros geofísicos, recortes, pruebas de laboratorio triaxiales, correlaciones y modelos existentes.

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Elaboración del modelo geomecánico

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Elaboración del modelo geomecánico

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Elaboración del modelo geomecánico

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Elaboración del modelo geomecánicoObtención de la información

Orientación de esfuerzos, obtenidos de registros de imágenes, caliper de agujeros, microsísmica

Magnitud de los esfuerzos, pruebas LOT, perdidas de circulación, fracturamiento, estructuras geológicas , densidad de matriz, correlaciones y modelos

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Elaboración del modelo geomecánicoOrientación de esfuerzos, obtenidos de registros de imágenes, caliper de agujeros, microsísmica

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Elaboración del modelo geomecánico

Magnitud de los esfuerzos, pruebas LOT, perdidas de circulación, fracturamiento, estructuras geológicas , densidad de matriz, correlaciones y modelos

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Elaboración del modelo geomecánico

Obtención de la información

Tipo de régimen de esfuerzos.Mediante modelos geológicos activos, magnitudes de los esfuerzos

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Clasificación Anderson de Magnitudes de Esfuerzo Relativo:

1.- Normal2.- Rumbo deslizante3.- Inverso

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Obtención de la información

Información pozos de correlación Eventos de perforaciónBrotesPerdidasAtrapamientoResistenciasFluidosRecortes de formación

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Elaboración del modelo geomecánico

TR , Sarta , Alto Torque, Paro de Rotarla, Liner , Perdida de agujero, Salida de abundantes recortes y arrastre excesivo , Gasificación, empacamiento de sarta , pegadura de sarta por empacamiento y Side Track

Conceptualización técnica:

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Elaboración del modelo geomecánico

Herramientas y software necesario

VisualizadoresPredicción de la presión del pozo PPEsfuerzos ( magnitud y dirección ) Correlaciones y modelos existentes

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UCS= Uniaxial Compressive Strength dado en unidad Mpa

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UCS= Uniaxial Compressive Strength

Curva Mnemotécnico Diccionario Esta base de datos siempre ofrece descripciones de más de 50,000 Schlumberger tala herramientas, software de análisis y registro de curvas y parámetros. También proporciona definiciones de la propiedad física y las mediciones de las unidades de medida. Enumerar tablas especiales propiedades minerales y ambientes depositacionales.? La Curva Mnemotécnico Diccionario Oilfield Services sustituye a la del diccionario de datos (OSDD), que se jubiló en 2004.? ? Búsqueda?:

http://www.slb.com/modules/mnemonics/index.aspx

http://www.slb.com/modules/mnemonics/ChannelItem.aspx?code=UCS

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en Pemex Exploración Pozarica Ver

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Este es el diseño convencional de un modelo geomecánico del pozo Ñu-1 de ecuerdo a la compañía Schlumberger

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¿Qué PARAMETROS O DATOS se MONITOREAN del diseño convencional de

modelo geomecánico convencional del pozo Ñu-1 , de acuerdo a los parámetros

de medición porporcionados por la compañía Schlumberger ?

Diseño convencional del modelo geomecánico del pozo Ñu-1

Fuente de información: Congreso de Geomecanica

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por :Schlumberger26 y 27 de Marzo del 2009

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Diseño convencional del modelo geomecánico del pozo Ñu-1

Se miden los siguientes parámetros

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SG ( Specific Gravity )

Pore Pressure, SG

Azimuth of SHmax,degree

Frac Gradient, SG

Terminología de datos:

Leer el Stress horizontal y vertical de la roca

Poisson´s Radio Biot Coefficient

Internal Friction Coefficient

http://www.slb.com/content/services/index.asp?entry=services&Link de consulta en linea por Schlumberger

http://www.glossary.oilfield.slb.com/search.cfmLink de glosarios - terminos en linea por Schlumberger

http://search.slb.com/search?client=SLB&output=xml_no_dtd&proxystylesheet=SLB&proxyreload=1&Link de consulta Global en linea por Schlumberger

Sv, SG

Sh, SG

SH, SG Tensile Strength

UCS ( Uniaxial Compressive Strength )

Breakout Width, degree El incumplimiento de cizalla: Breakout Overgauge fractura fractura ... El grado de incertidumbre en un gradiente de presión de poro se ejemplifica por la anchura y la baja ...

MPa Mega Pascal Unidad que se usa para grandes presiones

Leer herramientas de performación

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SG ( Specific Gravity )

Terminología

gravedad específica  1. n. [Geología] ID: 468

La dimensión de la relación entre el peso de un material para que de el mismo volumen de agua. La mayoría de los minerales tienen gravedades entre el 2 y 7.

Suplente Forma: s.g.

Véase: densidad, densidad de grano

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http://www.slb.com/media/services/resources/oilfieldreview/ors93/0493/p33_43.pdf

Sv , el Sh y el SH

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 1. n. [Geología] ID: 404

La presión de los fluidos dentro de los poros de un embalse, por lo general la presión hidrostática o la presión ejercida por una columna de agua de la formación de la profundidad del nivel del mar. Cuando las rocas impermeables, tales como pizarras forma que los sedimentos se compacten, sus poros los fluidos no siempre puede y debe escapar de apoyo que cubre el total de la columna de roca, lo que lleva a la formación de presiones anormalmente alta.

Sinónimos: la formación de presión, depósito de presión

Véase: anormal de la presión, la compactación, geopressure, la presión hidrostática, impermeables, sobrepresión, permeabilidad, gradiente de presión, el esquisto, la falta de, virgen presión

Presión de fondo parcela

Presión de poro. La formación de presión tiende a aumentar con la profundidad de acuerdo con el gradiente de presión hidrostática de 0,433 psi / pies. Las desviaciones de este gradiente de presión y el correspondiente a una determinada profundidad se considera anormal la presión.

presión de poro

Terminología

Pore Pressure, SG

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Azimuth of SHmax,degree ( Azimut del Stress Horizontal Máximo dado en grados )

Las mediciones sónicas , han recorrido un largo camino desde su introducción hace 50 años ( Hoy es Abril del 2009 ) , asi que fue por los años 60´s. el último avance en tecnología sónica proporciona los datos de mejor calidad que se hayan conocido hasta la fecha , permitiendo la optención de mediciones acústicas para caracterizar las propiedades mecanicas y de los fluidos alrededor del pozo y hasta decenas de pies dentro de la formación.

Mediciones sónicas en los pozos petroleros de México

Terminología

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frac gradiente  El gradiente de presión, por lo general se indica en psi / p [kPa / m], en la que un determinado intervalo de la formación se rompe y acepta líquido. Determinación de la fracción pendiente es un requisito clave en el diseño y el análisis de un fracturamiento hidráulico tratamiento.

Véase: fracturamiento hidráulico, gradiente de presión

Frac Gradient, SG

Terminología

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Code Name

Axis_Azimuth Axis Azimuth

Borehole_Failure_Azimuth Borehole Failure Azimuth

Central_Line_Bearing Central Line Bearing

Compass_Bearing Compass Bearing

Dip_Azimuth Dip Azimuth

Direction_Channel_To_Axis Direction of Channel To Axis

Direction_Channel_To_Flow Direction of Channel To Flow

Direction_Channel_To_Land Direction of Channel To Land

Direction_Current Direction of Current

Direction_Downthrown_Block Direction To Downthrown Block

Direction_Overthrust Direction Of Overthrust

Direction_To_Source Direction to Source

Eccentering_Azimuth Eccentering Azimuth

Fault_Strike Fault Strike

Fracture_Azimuth Facture Azimuth

Fracture_Orientation Fracture Orientation

Great_Circle_Azimuth Great Circle Dip Azimuth

Hole_Azimuth Wellbore Azimuth

Image_Origin_Azimuth Origin Azimuth

Magnetic_Declination Magnetic Declination

Major_Axis_Azimuth Major Axis Azimuth

Min_Horizontal_Stress_Azimuth Minimum Horizontal Stress Azimuth

Polarization_Azimuth Polarization Azimuth

Projection_Azimuth Projection Azimuth

Projection_Relative_Bearing  

Raw_Relative_Bearing  

Rig_Heading Rig Heading

Sensor_Azimuth Sensor Azimuth

Small_Circle_Azimuth Small Circle Dip Azimuth

Thin_Out_Azimuth Thin-out Azimuth

Tool_Azimuth Tool Azimuth

Trace_Azimuth Trace Azimuth

Velocity_Ellipticity_Azimuth Velocity Ellipticity Azimuth

Vertical_Section_Azimuth Vertical Section Azimuth

Wave_Azimuth Wave Azimuth

Wind_Azimuth Wind Azimuth

Code Azimuth

Name Azimuth

Parents  Property > Plane_Angle

DescriptionHorizontal angle measured clockwise from true North. (Also referred to as True Bearing.) Occasionally azimuth will be specified relative to some other reference.

Terminología

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El coeficiente de Poisson  1. n. [Geofísica] ID: 974

Una constante elástica que es una medida de la compresión de material perpendicular a aplicarse el estrés, o la relación de la latitud a la tensión longitudinal. Esta constante elástica es el nombre de Simeón Poisson (1781 a 1840), un matemático francés. De Poisson de la relación puede expresarse en términos de propiedades que pueden ser medidos en el campo, incluyendo las velocidades de ondas P y S-ondas, como se muestra a continuación.

Tenga en cuenta que si VS = 0, entonces el coeficiente de Poisson es igual a 1 / 2, indicando un fluido, porque las ondas de corte no pasan a través de los fluidos, o de un material que mantiene constante el volumen, independientemente del estrés, también conocido como un material ideal incompresible. VS cercanos a cero es una característica de un depósito de gas. De Poisson de la relación de las rocas de carbonato es de ~ 0,3, para areniscas ~ 0.2, y por encima de 0,3 para el esquisto. La relación de Poisson del carbón es de ~ 0.4.

Véase: constantes elásticas, P-onda, ondas S, la velocidad

Terminología

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1.  n.  [Reservoir Characterization]

ID: 10759A probability distribution in which the mean and the variance are identical. This distribution was first described by S.D. Poisson, a French mathematician and physicist (1781-1840).

An elastic constant that is a measure of the compressibility of material perpendicular to applied stress, or the ratio of latitudinal to longitudinal strain. This elastic constant is named for Simeon Poisson (1781 to 1840), a French mathematician. Poisson's ratio can be expressed in terms of properties that can be measured in the field, including velocities of P-waves and S-waves as shown below.

                                                            

GeophysicsNote that if VS = 0, then Poisson's ratio equals 1/2, indicating either a fluid, because shear waves do not

pass through fluids, or a material that maintains constant volume regardless of stress, also known as an ideal incompressible material. VS approaching zero is characteristic of a gas reservoir. Poisson's ratio for

carbonate rocks is ~ 0.3, for sandstones ~0.2, and above 0.3 for shale. The Poisson's ratio of coal is ~ 0.4.

See: elastic constants, P-wave, S-wave, velocity

Terminología

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TerminologíaCoeficiente interno de fricción Internal Friction Coefficient

La teoria acerca de la compresión de fallas comienza 1760,cuando el Físico Frances Charles Agustin de Coulomb, explicó que el máximo compresión del Stress ocurre en el plano de 45 Grados hacia una carga compresional. El observó sin embargo que las fracturas tienden a ser orientadas al menor de los ángulos. El concluyó que esto fue causado por una fricción interna impuesta por el Stress normal de la fractura del plano y en donde se incrementa una tensión cohesiva del material .

Esta expresión de cizalladura de estrés relacionada como

Coeficiente interno de fricción

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¿Como se grafican los parámetros que

medimos?

http://www.slb.com/media/services/resources/oilfieldreview/ors05/win05/06_sound_approach_to_drill.pdf

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¿En que rango de frecuencia , oscilamos para obtener datos?

Sonic Visión es una herramienta muy poderosa que permite tener un

mayor ancho de frecuencia cercano a los 20 Khz.

Rango de Frecuencia

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Los centros de telemetría , coleccionan los datos y son

enviados a centros de ingenieros donde un equipo de expertos

analiza y procesa la información.

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¿Cómo se grafican los parámetros de medición del diseño convencional de

modelo geomecánico convencional del pozo Ñu-1 , de acuerdo a los parámetros

de medición proporcionados por la compañía Schlumberger ?

Diseño convencional del modelo geomecánico del pozo Ñu-1

Fuente de información: Congreso de Geomecanica

en Pemex Exploración Pozarica Ver

por :Schlumberger26 y 27 de Marzo del 2009

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Pore Pressure, SGLinea color azul

Azimuth of SHmax,degree

Linea color naranja

Sv, SG

Linea color verde

Frac Gradient, SGLinea color morada

SG ( RKB )

Linea color marron

SH Max , SGLinea color naranja

Poisson´s Radio Biot Coefficient

Linea color naranja

Internal Friction Coefficient

Linea color verde

Tensile Strength UCS,MPa

Linea color azul

Breakout Width, degree

Linea color roja

¿Cómo se interpretan

estos datos ?

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SG RKB8 mReciente

500 mPleistoseno

750 mPlioseno superior

800 mPlio Medio

1300 mPlio Inferior

2500 mMioceno Superior

3000 mMioceno Medio 1

3500 m Mioceno Medio 2

Casing= Carcasa Ver terminología

SG ( RKB )=

Glosario de Términos

distancia de un punto en el bien (por lo general, la profundidad actual o final) a un punto? en la superficie, por lo general la elevación de la kelly manguito rotatorio (RKB).

http://search.slb.com/search?q=rkb&entqr=0&output=xml_no_dtd&sort=date%3AD%3AL%3Ad1&ud=1&site=%28SLB2%29%7C%28wg%29%7C%28glossary%29%7C%28seed%29&ie=UTF-8&client=SLB&oe=UTF-8&proxystylesheet=SLB

SG Specific GravityGravedad Especifica del

petróleo crudo

Niveles de capas estratificadas en el subsuelo de acuerdo a su profundidad

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http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=casing

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¿Por qué es importante conocer el SG ( GRAVEDAD ESPECIFICA DEL PETROLEO CRUDO ) , de acuerdo a la profundidad donde este se encuentre ?

Bueno , vamos a encontrar características y propiedades físicas y químicas, y nos van a dar una idea del tipo de petróleo que vamos a extraer : Ligero o Pesado

¿Cuáles son esas características físicas y químicas que debemos de conocer del petróleo que hay a nivel mundial ?

Caracteristicas Físicas y Químicas

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COLOR

Al referirnos al color del petróleo lo más frecuente de pensar es en el color negro, pero existe una diversidad de colores, ejemplos de ello es que por reflexión de la luz pueden aparecer crudos (como se conoce al petróleo en la jerga petrolera) de colores verdes, amarillos con tonos de azul, rojo, marrón o negro. Por trasmisión de la luz, los crudos pueden tener color amarillo pálido, tonos de rojo y marrón hasta llegar a negro. Los crudos pesados y extrapesados son negros casi en su totalidad, en el caso del crudo más liviano o condensado llega a tener un color blanquecido y generalmente se usa en el campo como gasolina cruda. Crudos con alta concentración de cera son de color amarillo; por la noche al bajar considerablemente la temperatura tiende a solidificarse notablemente y durante el día, cuando arrecia el sol, muestran cierto hervor en el tanque.

DENSIDAD

Los crudos pesados y extrapesados pesan más que el agua, mientras que los crudos livianos y mediados pesan menos que el agua.

La densidad, la gravedad API o los grados API (American Petroleum Institute) denotan la relación entre el peso específico y fluidez de los crudos respecto al agua, en forma mas clara es una medida que describe que tan pesado o liviano es el petróleo comparándolo con el agua. La gravedad API también puede ser usada para comparar fracciones de petróleo. La ecuación general de la gravedad API es la siguiente:

Gravedad API = (141,5/GE ) - 131,5

Donde la gravedad especifica:

GE=ρpetróleo/ρagua

La gravedad API matemáticamente no tiene unidades, pero siempre se coloca al lado del numero la denominación grados API. La gravedad API es medida con un instrumento denominado hidrómetro. La clasificación de los crudos por rango de gravedad API es como sigue:

Livianos 31,1 °API - y másMedianos 22,3 - 31,1°APIPesados 10 - 22,3 °APIExtrapesados, menos de 10°API

OLOR El crudo al contener azufre presenta un olor fuerte y repugnante, como huevo podrido. Si contiene sulfuro de hidrógeno, los vapores son tóxicos, irritantes y hasta mortíferos. En general el olor de los crudos es aromático como el de la gasolina, del querosén u otros derivados.

SABOR Cuando el contenido de sal en el crudo es bastante alto, el sabor es una propiedad que se torna importante. En estos casos el crudo deberá ser tratado en las instalaciones de producción para ajustarle la cantidad de sal mínimo.

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ÍNDICE DE REFRACCIÓN

Se define como la relación de la velocidad de la luz al pasar de uno a otro cuerpo. Los hidrocarburos presentan un índice de refracción de 1,39 a 1,49.

PUNTO DE QUEMA

Varía entre 2 °C hasta 155 °C.

PUNTO DE DEFLAGRACIÓN

Es la relación vigorosa que produce calor acompañado de llamas y/o chispas. Varias desde – 12 °C hasta 110 °C.

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN

Varía ente 0,00036 y 0,00096. (Temperatura, °C por volumen).

PODER CALORÍFICO

Es la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación. Puede ser entre 8.500 a 11.350Calorías/gramo.

CALOR ESPECÍFICO

Relación de la cantidad de calor requerida para elevar su temperatura un grado respecto a la requerida para elevar un grado la temperatura de igual volumen o masa de agua. Varía entre 0,40 y 0,52. El promedio de la mayoría de los crudos es de 0,45.

CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN

Cantidad de energía a la que hay que someter un gramo de líquido para transformarlo a su fase gaseosa. La mayoría de los hidrocarburos parafínicos y metilenos están entre 70 a 90 kilocalorías/kilogramo.

PUNTO DE EBULLICIÓN

En los hidrocarburos no es constante debido a la diversidad de elementos constituyentes del crudo. En general varía algo menos que la temperatura atmosférica hasta la temperatura igual o por encima de 300 °C.

PUNTO DE CONGELACIÓN

Depende de las propiedades y características de cada crudo o derivado. Este factor es importante al considerar el transporte de los hidrocarburos y las estaciones.

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¿Como se encuentra las secciones del SG en el pozo vertical y orizontal ?

SG Specific GravityGravedad Especifica del

petroleo crudo

¿Qué tan pesado es el petróleo crudo y como se

mide este ?

Leer la nota

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