PRUEBAS DE LABORATORIO PVT CONVENCIONALES Y SU VALIDACION

PRUEBAS DE LABORATORIO PVT CONVENCIONALES Y SU VALIDACION

A. Prueba de liberación (vaporización) diferencial.

En el proceso de liberación diferencial, el gas en solución liberado de una muestra de aceite durante la declinación de presión es continuamente removido del aceite, antes de que pueda establecerse el equilibrio con la fase líquida. Este tipo de liberación se caracteriza porque varía la composición total del hidrocarburo del sistema. Los datos obtenidos experimentalmente en esta prueba incluyen:

• Cantidad de gas en solución en función de la presión.

• La reducción del volumen de gas en función de la presión.

• Propiedades del gas desprendido, incluyendo la composición del gas liberado, el factor de compresibilidad del gas, y la gravedad específica del gas.

• Densidad del aceite remanente en función de la presión.

La prueba de liberación diferencial se considera para una mejor descripción del proceso de separación que toma lugar en el yacimiento, y se considera para simular el comportamiento de flujo del sistema de hidrocarburos a condiciones por encima de la saturación crítica del gas. A medida que el gas liberado alcanza la saturación del gas crítica, el gas liberado empieza a fluir, dejando atrás el aceite que originalmente lo contenía. Esto se atribuye al hecho que los gases en general, tienen una movilidad mayor que la de los aceites. Como consecuencia, este es el comportamiento que sigue la secuencia de la liberación diferencial.

La prueba se hace a muestras de yacimiento y se desarrolla cargando una celda PVT con muestra de líquido a la presión de burbuja y la temperatura del yacimiento. Como se muestra esquemáticamente en la figura 1, la presión es reducida por pasos, usualmente de 10 a 15 niveles de presión, luego todo el gas liberado es removido y su volumen es medido a condiciones estándar. El volumen de aceite remanente VL también es medido a cada nivel de presión. Cabe resaltar que el aceite remanente está sujeto a continuos cambios composicionales a medida que se vuelve más rico en componentes más pesados.

Este procedimiento continúa hasta condiciones atmosféricas, donde el volumen del aceite residual (remanente) es medido y convertido a volumen a 60°F, Vsc.

El factor volumétrico diferencial de formación Bod (comúnmente llamado factor volumétrico relativo), para todos los niveles de presión es calculado, dividiendo los volúmenes remanentes VL por el volumen del aceite residual.

(Ecuación 1)

La relación diferencial gas/aceite en solución Rsd, es calculada al dividir el volumen del gas en solución entre el volumen del aceite residual.

La tabla 1 muestra los resultados de una prueba de liberación diferencial para el crudo de Big Butte. La prueba indica que que la relación diferencial gas/aceite y el volumen diferencial relativo de aceite a la presión de burbuja son 933 scf/STB y 1.730 bbl/STB, respectivamente. Los símbolos Rsdb y Bodb son usados para representar estos dos valores:

Rsdb = 933 scf/STB

Bodb = 1.730 bbl/STB

La columna 4 de la Tabla 1 muestra el volumen relativo total Btd, de la liberación diferencial como calculada de la siguiente expresión:

Ecuación 2

Donde Btd = volumen relativo total, bbl/STB, y Bg = factor volumétrico de formación del gas, bbl/scf.

El factor de desviación del gas, Z, listado en la columna 6 representa el factor Z para el gas en solución liberado (removido) a la presión específica. Estos valores son calculados de las medidas del volumen de gas, así:

Ecuación 3

Donde

V = volumen del gas liberado en la celda PVT a p y T.

Vsc = volumen del gas removido a la columna estándar 7 de la tabla 1, que contiene los factores volumétricos de formación del gas, Bg, como se expresa a continuación:

Ecuación 4

Donde

Bg = factor volumétrico de formación del gas, ft3/scf

T = temperatura, °R

p = presión de la celda, psia

Tsc = temperatura estándar, °R

psc = presión estándar, psia

Moses (1986) señaló que al reportar los datos experimentales en relación con el volumen residual de aceite a 60°F, se obtiene el volumen relativo de aceite Bod, y la relación diferencial gas/aceite, Rsc, mostrando el comportamiento del factor volumétrico de formación Bo y la solubilidad del gas en solución Rs.

Se debería resaltar que las pruebas de liberación diferencial representan el comportamiento del aceite en el yacimiento a medida que la presión declina. Se debe encontrar una forma de traer este aceite a la superficie a través de los separadores y el stock tank. Este es un proceso flash o de separador.

B. Pruebas de separador.

Las pruebas de separador se realizan para determinar los cambios en el comportamiento volumétrico del fluido del yacimiento a medida que este pasa a través del separador (o separadores) y finalmente al stock tank. El comportamiento volumétrico resultante es influenciado enormemente por las condiciones de operación, las cuales son presiones y temperaturas, de las facilidades de separación de superficie. El principal objetivo de realizar las pruebas de separador, por lo tanto, es para proveer la información esencial de laboratorio, necesaria para determinar las condiciones óptimas de separación en superficie, las cuales maximizarán la producción de aceite en el stock tank.

Adicionalmente, los resultados de esta prueba, cuando son combinados apropiadamente con los datos de la prueba de liberación diferencial, proveen de medios para obtener los parámetros PVT (Bo, Rs y Bt) requeridos para el cálculos de ingeniería de petróleos. Estar pruebas de separador se realizan sólo al aceite original al punto de burbuja.

La prueba se desarrolla ubicando una muestra de hidrocarburo a su presión de saturación y temperatura de yacimiento en una celda PVT.

El volumen de la muestra es medido como Vsat. Luego, la muestra de hidrocarburo es desplazada y flasheada a través de sistemas de separador multietapa de laboratorio, comúnmente de una a tres etapas. La presión y la temperatura de estas etapas son puestas para representar las facilidades de separación deseadas o actuales. El gas liberado de cada etapa es removido para medir su gravedad específica y volumen a condiciones estándar.

El volumen del aceite remanente en la última etapa (que representa las condiciones del stock tank) es medido y anotado como (Vo)sat.

Estos datos de medición experimentales pueden ser usados para determinar el factor volumétrico de formación y solubilidad del gas a la presión del punto de burbuja, de la siguiente forma:

Ecuación 5

Ecuación 6

Donde

Bofb = factor volumétrico de formación en el punto de burbuja, medido en la liberación flash, bbl de aceite en el punto de burbuja/STB

Rsfb = Relación gas en solución/aceite en el punto de burbuja, medida en la liberación flash, scf/STB

(Vg)sc = volumen total del gas removido en los separadores, scf

Este procedimiento de laboratorio es repetido para diferentes series de presiones y temperaturas. Se recomienda usualmente que cuatro de estas pruebas sean usadas para determinar la presión óptima de separador, la cual usualmente es considerada la presión del separador con el mínimo factor volumétrico de formación de aceite. A esa misma presión, la gravedad del aceite en el stock tank es máxima y el gas liberado total, es decir, el gas de los separadores y del stock tank, es el mínimo.

Un ejemplo típico de una prueba de separadores de dos etapas de separación, reportada por Moses (1986), se muestra en la tabla 2. Al examinar los resultados de laboratorio reportados en esta tabla, se debería notar que la presión óptima de separador es de 100 psia, considerada la presión de separador que arroja un factor volumétrico mínimo.

Es importante notar que el factor volumétrico de formación varía desde 1.474 bbl/STB a 1.495 bbl/STB, mientras que la solubilidad del gas varía entre 768 scf/STB y 795 scf/STB. La tabla 2 muestra que los valores de los datos PVT del crudo dependen del método de separación de superficie. La tabla 3 presenta los resultados del comportamiento de la prueba de separador del crudo de Big Butte. Los datos de liberación diferencial, expresados en la tabla 1, muestran que la relación gas en solución/aceite en el punto de burbuja es 933scf/STB, comparada con el valor medido de 646 scf/STB de la prueba de separador. Esta diferencia significativa se atribuye al hecho que los procesos para obtener el aceite residual y el aceite del stock tank en el punto de burbuja son diferentes.

La liberación diferencial es considerada como una serie de múltiples flashes a temperaturas de yacimiento elevadas; la prueba de separador es un flasheo de generalmente una o dos etapas a baja presión y baja temperatura.

La cantidad de gas liberado es diferente y la cantidad de líquido final también es diferente. De nuevo, vale resaltar que el factor volumétrico de formación del aceite (como el expresado en la ecuación 5), es definido como ‘el volumen de aceite a presión y temperatura de yacimiento dividido entre el volumen de aceite resultante en el stock tank, después de que este pasa a través de los separadores de superficie’.

C. Ajuste de datos de liberación diferencial a condiciones de

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