Gonzalo Rojas, Ph.D
MUESTREO Y VALIDACIÓN DE PRUEBAS DE GAS CONDENSADO Y
PETRÓLEO VOLÁTIL
Tipos de Separación Gas - Condensado
Gonzalo Rojas, Ph.D
1.Separación DiferencialCVD: Constant Volume DepletionVolumen ConstanteComposición Variable
2.Separación Instantánea (Flash)CCE: Constant Composition ExpansionComposición ConstanteVolumen Variable
Gonzalo Rojas, Ph.D
Prueba CVDP1 = PROC P2 < PROC P2
Gas Condensado
Condensado
RetrógradoPrueba CCEP1 > PROC P2 = PROC
Gas Condensado
P3 < P2
Condensado
Retrógrado
Separación de Gas – Condensado en el Yacimiento y Superficie
Gonzalo Rojas, Ph.D
Yacimiento
Instantánea
Diferencial
En zonas alejadas de los pozos donde los fluidos se mueven a muy baja velocidadEn zonas cercanas de los pozos donde los fluidos se mueven a muy alta velocidad
Pozos, Tuberías y Separadores
InstantáneaLas fases de gas y líquido se mantienen en agitación y contacto sin cambio apreciable en la composición total del sistema
¿ Cuándo se deben tomar las Muestras?
Gonzalo Rojas, Ph.D
“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 condensadoProc > Pyac
Escogencia del Pozo de Prueba
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Gonzalo Rojas, Ph.D
• Producir a tasas altas (4 – 5 MMPCD) hasta alcanzar una RGC estable
• Reducir la tasa a la mitad y esperar a que la RGC se estabilice
• Seguir reduciendo la tasa hasta alcanzar la mínima tasa estable (Aprox. 1 MMPCD)
• Si es difícil estabilizar el pozo tomar la muestra a una tasa estable
Tipos de Muestreo
Gonzalo Rojas, Ph.D
• 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
Gonzalo Rojas, Ph.D
• Las muestras de gas y condensado deben ser tomadas simultáneamente
• El separador debe estar operando a condiciones estabilizadas
• 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
Gonzalo Rojas, Ph.D
Toma de muestra de Gas en el Separador
Toma de muestra de Líquido en el Separador
Muestreo de Separador
Gonzalo Rojas, Ph.D
• Ventajas:Válida para casi todos los tipos de fluidosRecomendado para yacimientos de Gas
CondensadoMenos costoso y riesgoso que el de fondoPermite tomar muestras de gran volumenLas muestras son de fácil manejo en el
laboratorio
Muestreo de Separador (cont)
Gonzalo Rojas, Ph.D
• Desventajas:Los resultados dependen de la exactitud de
la medición de las tasas de flujoPequeños errores en las tasas de flujo y
recombinación en el laboratorio generan muestras no representativas
Resultados erróneos cuando se tiene separación de gas-líquido deficiente
Muestreo de Fondo
Gonzalo Rojas, Ph.D
• Ventajas:No requiere de medición de tasas de flujoNo es afectado por problemas de separación
del gas y líquido en el separadorExcelente para gases condensado
subsaturados, siempre y cuando la muestra no se contamine en el fondo del pozo
Muestreo de Fondo (cont)
Gonzalo Rojas, Ph.D
• Desventajas:No toma muestras representativas cuando Pwf
< Proc
No se recomienda cuando el pozo tiene una columna de líquido en el fondo del pozo
Volumen de muestra pequeñoPuede ocurrir fugas durante las sacadas del
muestreador a superficiePosible pescado por roturas de guaya
Prueba PVT de Gas Condensado
Gonzalo Rojas, Ph.D
EquipoCelda de alta presión con ventana de vidrio de pistón deslizante que permite ver la interface gas-líquido
Procedimiento
Determinación de la composición de las fases
Recombinación de las muestras de gas y líquido
Prueba CCE para determinar la Proc Prueba CVD Prueba de Separador
Gonzalo Rojas, Ph.D
Celda PVT con ventana de vidrio
A: MANÓMETRO JERGUSONB: VENTANA DE VIDRIOC: BOMBA DE HgD: MANÓMETRO BOURDONE-F: EJEG: BAÑO DE AIREG S: GAS SEPARADOH,I,J: VÁLVULASK: LINEA DE CARGAL: LIQUIDOM: MERCURIO
Información obtenible de las Pruebas PVT
Gonzalo Rojas, Ph.D
• 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
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Gonzalo Rojas, Ph.D
• 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
Gonzalo Rojas, Ph.D
• No simulan producción de condensado retrógrado
• Dificultad en tomar muestras representativas
• Errores experimentales• Tamaño de celdas
Validación de una Prueba PVT de Gas Condensado
Gonzalo Rojas, Ph.D
Representatividad
Tyac=TLab
RGCinc = RGCLab
La prueba de separación instantánea debe mostrar Punto de Rocío, si muestra Punto de Burbujeo, el yacimiento es de petróleo volátil o la muestra estaba contaminada con líquido
Pozo estabilizado Psep y Tsep constantes durante la
toma de las muestras Pyax ≥ Proc
Validación de una Prueba PVT de Gas Condensado (cont)
Gonzalo Rojas, Ph.D
ConsistenciaRecombinación
MatemáticaBalance MolarCriterio de Hoffman –
Separador y Prueba CVD
Recombinación Matemática
Gonzalo Rojas, Ph.D
Zi
Yi
Xi
DPCNqg
DBN
ql
Separador
Tanque
iil
lblbmol
lBllb
ll
PCNLbmol
BlPCN
g
lg
iligi
XMM
M
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
gBNPCN
sepsep BlRGCRGC
RGC
1
Recombinación Matemática (cont)
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Balance de Masa
Gonzalo Rojas, Ph.D
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 = 10.73 RLbmol
PieLpca
3
Balance de Masa (cont)
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Balance de Masa (cont)
Gonzalo Rojas, Ph.D
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)
Balance de Masa (cont)
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
NNMVN
RTZVP
N
NYNNXNYN
X
XNYNNXNYN
M
l1
l1
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 cual se debió obtener previamente de la prueba CCE.Se expande la muestra hasta la presión P1 (<Pb), se espera que ocurra el equilibrio y luego se retira gas de la celda a presión constante hasta alcanzar el volumen original.Este procedimiento se repite hasta alcanzar bajas presiones (~700 lpca)
Gonzalo Rojas, Ph.D
CVD PETROLEO VOLATIL
P1 P1Pb P2 P2 Gas
Petróleo Volátil
CHEQUEO DE CONSISTENCIAPRUEBA CVD PETRÓLEO VOLÁTIL
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Pb
o,i
t
XN
CHEQUEO DE CONSISTENCIAPRUEBA CVD PETRÓLEO VOLÁTIL
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
NNNNRTZVPN
VVV
1,i
1,i1,i
1l
1,i1g1g0,it1,i
1,i1l1,i1g1g0,it
XYK
NYNNXNX
XNYNNXN
P1
1,i1g Y,N
1g
1,i1g
VY,N
1l
1,i1l
VX,N
CHEQUEO DE CONSISTENCIAPRUEBA CVD PETRÓLEO VOLÁTIL
Gonzalo Rojas, Ph.D
k,i
k,ik,i
lk
k,igg1k,il1k,igk,i
k,ilk,igg1k,il1k,ig
XYK
NYNNXNYNX
XNYNNXNYNkk1k1k
kkk1k1k
Pk-1 Pk gkN
1gk
1k,i1gk
VY,N
1lk
1k,i1lk
VX,N
gk
k,igk
VY,N
lk
k,ilk
VX,N
Criterio de Hoffman
Gonzalo Rojas, Ph.D
Para una presión dada los puntos correspondientes a diferentes componentes deben alinearse.
Dispersión de puntos y cruce de líneas muestra inconsistencia en la prueba debido a que no se permitió el tiempo 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 3F bi
Log
P Ki
Gonzalo Rojas, Ph.D
Gráfico de Hoffmann. Separador del Pozo SVC-8 sc
Gonzalo Rojas, Ph.D
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
Gonzalo Rojas, Ph.D
Si la RGC permanece constante durante los primeros meses de producción, el yacimiento es Subsaturado y se debe cumplir
Pyac> Proc
Si la RGC aumenta progresivamente desde el inicio de producción, el yacimiento es Saturado y se debe cumplir
Pyac = Proc
Si la prueba de laboratorio arroja una Proc mayor que la del yacimiento, la muestra está contaminada con líquido y no es representativa
Si la muestra es representativa y la prueba PVT muestra Pb en vez de Proc es porque el yacimiento es de Petróleo Volátil y no de Gas Condensado