muestras y pruebas pvt
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Muestras y Pruebas PVT. CAPÍTULO 2. Viscosidad del Petróleo, o. Crudo Subsaturado p => o por expansión. Crudo Saturado p = > o por reducción del gas es solución - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Caracterización Física de los Yacimientos
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Muestras y Pruebas PVT
CAPÍTULO 2
Caracterización Física de los Yacimientos
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Viscosidad del Petróleo, o
• Crudo Subsaturado
p => o por expansión.
• Crudo Saturado
p = > o por reducción del gas es solución
En un yacimiento agotado, el crudo tiene una viscosidad mayor que la que tenía el crudo original.
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Compresibilidad del Petróleo, Co
• Compresibilidad de una substancia es el cambio unitario de volumen con presión a temperatura constante.
• Co = Compresibilidad del petróleo, • Vo = Volumen.• p = Presión
T
O
OO P
VV
C
1
1lpc
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Compresibilidad del Petróleo, Co (cont)
• Esta ecuación se convierte en:
• Crudo Subsaturado
T
o
OO pp
BB
BC
21
021
1
1
bpp 1)(2 bppp
obo BB 1 )(2 oboo BBB
)( ppB
BBC
boB
oboo
bbooBo ppppCBB )(1
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Pruebas PVT de Laboratorio
• Incluye las siguientes pruebas:
Composición de la muestra del fluido del yacimiento
Expansión a composición constante (relación pV)
Liberación diferencial isotérmica
Separación instantánea (pruebas de separadores)
Variación de viscosidad de fluidos con presión
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Composición del Fluido del Yacimiento
• Cromatografía.• Destilación.• Destilación simulada por cromatografía.• Espectrometría de masas.• Muestras gaseosas sólo cromatografía desde C1 hasta C11 . A
veces sólo hasta C6+ o C7+• Muestra de fondo o recombinada:
- Liberación instantánea en el laboratorio.
- Gas liberado se analiza separadamente del líquido remanente
- Recombinación para obtener composición de la muestra total.
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Pruebas de Expansión a Composición Constante
• Liberación instantánea.
• Se realiza en celda de acero de volumen del orden de 1/2 litro, capaz de resistir altas presiones (> 10.000 lpc) y temperaturas (>350°F).
• Se obtienen las siguientes propiedades del crudo.
- Presión de Burbujeo, pb (cambio de pendiente de la
curva V vs p).
- Volumen relativo.- Volumen total del fluido en la celda a una
presión p, dividido por el volumen en el punto de burbujeo, Vb.
- Factor de Compresibilidad
- Función Y:
1b
b
VV
p
ppY
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Variación del volumen relativo con presión. Prueba de expansión a composición constante
0.2 0.6
5000
4000
3000
2000
1000
01.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0
Pb=2620 lpcmPR
ES
IÓN
lpc
m
V / Vb
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Pruebas de Expansión a Composición Constante (Cont.) funcion Y (Cont.)
• Sistemas compuestos básicamente por hidrocarburos, muestran relación lineal de Y vs. p.
• Si hay presencia de no hidrocarburos (C02, agua) se aleja del comportamiento lineal.
• Si pb del informe es superior a la real, los valores de Y se alejan por encima de la recta.
• Si pb del informe es inferior a la real, los valores de Y se alejan por debajo de la recta.
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Gráfico de la funciónY del análisis PVTdel apéndice A
5001.5
2.0
2.5
1000
Pb
1500 2000 2500
Y
P pca
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Función “Y” de uncrudo con 40% de CO2
400
2.0
3.0
4.0
5.0
1.0500 600 700 800 900
PR ESIÓ N (lpca)
FU
NC
IÓN
Y
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Ejemplo de la función “Y” cuando Pb ha sido sobrestimada
1000
8.0
6.0
4.0
2.0
0.02000 3000
PR ESIÓ N (lpca)
FU
NC
IÓN
Y
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Ejemplo de la función “Y” cuando Pb ha sido bajo estimada
1000
2.0
2.2
1.8
1.6
1.4
1.22000 3000
PR ESIÓ N (lpca)
FU
NC
IÓN
Y
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Prueba de Liberación Diferencial• Expansión a composición variable.
• Simula el comportamiento de los fluidos durante el agotamiento de presión.
• Se efectúa a través de una serie de separaciones instantáneas
(10 pasos).
• Se pueden obtener las siguientes propiedades del petróleo y gas:
-Relación gas - petróleo en solución, Rsd
-Factor volumétrico del petróleo, Bod
- Factor volumétrico total, Btd
- Densidad del petróleo, od
- Factor de compresibilidad del gas, Z
- Factor volumétrico del gas, Bg
- Gravedad específica del gas, g
- Gravedad API del crudo residual, °API
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Bod, Btd, Rsd,vs p de unapruebade liberación diferencial
400
4.6 900
4.2 800
3.8 700
3.4 600
3.0 500
2.6 400
2.2 300
1.8 200
1.4 100
0 0800 1200
PR ESIÓ N lpcm
FAC
TO
RE
S V
OLU
MÉ
TR
ICO
S, B
Y/B
N(V
olum
enes
Rel
ativ
os)
FR
ELA
CIÓ
N G
AS
-PE
TR
ÓLE
O E
N S
OLU
CIÓ
N, P
CN
/BN
1600 2000 2400 28000
T=220 °F°API=35.1
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Z, Bg y gd
vs p de unapruebade liberacióndiferencial
4 0 0
0 .0 10 .8 0 .6
0 .0 20 .0 2 0 .7
0 .0 31 .0 0 .8
Z
Bg
gd
0 .0 41 .2 0 .9
0 .0 51 .6 1 .0
0 .0 61 .8
0 .0 72 .0
0 .00 .6 0 .58 0 0 1 2 0 0
PRESIÓ N lpcm
FAC
TOR
DE
CO
MPR
ESIB
ILID
AD
GRA
VED
AD
ESP
ECIF
ICA
(A
IRE=
1)
FREL
AC
IÓN
GA
S-PE
TRÓ
LEO
EN
SO
LUC
IÓN
, PC
N/B
N
1 6 0 0 2 0 0 0 2 4 0 0 2 8 0 00
T= 2 2 0 °F
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Prueba de Separadores
• Pruebas de liberación instantánea.• Se realizan en un separador en el laboratorio. Cuantificar
efecto de p y T de separación de superficie, sobre Bo y Rs• La muestra del crudo saturado a pb y Ty se pasa por el
separador y se expande hasta la presión atmosférica.• Para cada presión del separador se obtiene:
- Factor volumétrico del petróleo a pb, Bobf
- Relación gas-petróleo en solución a pb, Rsbf
- Gravedad API del petróleo del tanque
- Composición del gas separado.
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Prueba de Separadores (Cont.)
• Al variar la presión del separador se puede obtener una presión óptima.
- Menor liberación de gas.
- Crudo con mayor °API.
- Crudo con menor factor volumétrico.
• Presión óptima de separación = > mayor cantidad de petróleo en el tanque.
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Prueba de Viscosidad
• Se determina en petróleo con gas en solución.• Se usa un viscosímetro de bola o uno rotacional
(tipo Haake)• Se calcula o a cualquier p y T• El agotamiento de presión se realiza siguiendo un
proceso de liberación diferencial• La variación de la viscosidad del gas con presión se
calcula por medio de correlaciones.
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Limitaciones de las Pruebas de Laboratorio
• La muestra de fluido tomada no representa adecuadamente la composición original de los fluidos del yacimiento.
- La muestra se toma a py < pb
- El pozo produce agua y/o gas libre• Los procesos de liberación del laboratorio no simulan el
proceso combinado diferencial - instantáneo que ocurre en el yacimiento.
• Mucho cuidado al extrapolar resultados de laboratorio al campo.
- Pequeños errores en las pruebas producen graves
errores en B.M, cotejo y predicción.• En el muestreo de separador, pequeños errores (5%) en qo y
qg producen errores en pb del orden de 150 lpc.
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Consistencia de los Resultados de un PVT
• Antes de usar un PVT se debe corroborar:
- Temperatura de la prueba.
- Condiciones de recombinación.
..p y T de recombinación en el laboratorio
iguales a las del separador.
.…p y T del separador al tomar muestras de
gas, iguales a las de la toma de la muestra de
líquido.
- Prueba de densidad.
- Prueba de linealidad de la función Y.
- Prueba de balance de materiales.
- Prueba de la desigualdad:
p
RB
p
B sdg
od
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Consistencia de los Resultados de un PVT (Cont.)
• Prueba de Densidad.
Densidad del petróleo saturado con gas a pb de la prueba de liberación diferencial debe ser igual a la densidad calculada a partir de las pruebas de separadores.
bof = (Masa de petróleo de tanque + Masa de gas del separador + Masa de gas del tanque) / Unidad de volumen de petróleo a Pb y T.
• Si hay diferencia entre estos valores de densidad, no debe ser superior a 5% para validez.
BY
lbRsepR
BB tansgsgobfobf
woobf ,)()(
0763277,0
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Consistencia de los Resultados de un PVT (Cont.)
• Prueba de linealidad de la función Y.• Gráfico de Y vs. p debe dar una línea recta si el crudo
tiene poca cantidad de componentes no hidrocarburos y las mediciones en el laboratorio fueron hechas con precisión.
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Consistencia de los resultados de un PVT (Cont.)
• Prueba de balance de materiales.• Verificar si la Rs experimental de la prueba de liberación
diferencial es igual a la Rs calculada por balance de materiales.• Se requiere de:
- Gravedad API del crudo.
- Relación gas - petróleo en solución a diferentes presiones
- Factor volumétrico del petróleo a diferentes presiones
- Gravedad específica del gas liberado en cada etapa de
liberación.
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Consistencia de los resultados de un PVT (Cont.)
PCNm
Vgdi
gigi ,02881,0
BNPCNVRR gisdisdi /1591
Si hay diferencias entre Rs de calculados y experimentales,no debe exceder de 5%.
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Consistencia de los Resultados de un PVT (Cont.)
• Prueba de desigualdad
• Si esta prueba no se cumple en datos suministrados a simuladores numéricos, se envía un mensaje de error.
p
RB
p
B sdg
od
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Validación de PVT con Información de Campo
• Resultados de la prueba PVT deben corresponder con el comportamiento de producción de yacimiento.
Pruebas de Producción AnálisPVT
• RGP estable.
•Declinación rápida de presión.
•Incremento rápido de RGP.
•Poca declinación de presión.
• Yacimientos Subsaturados pb < py
•Yacimientos saturados pb = py
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Presión Óptima de Separación
Aquella que estabiliza en fase líquida el máximo de moles de la mezcla. Origina:
- Máxima producción de petróleo.
- Máxima gravedad API del crudo.
- Mínima relación gas - petróleo.
- Mínimo factor volumétrico del petróleo.
La prueba de separadores genera la variación de °API, Bobf y Rsbf con presión. Por observación del gráfico se obtiene
la presión óptima de separación.
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Efecto de la presióndel separador sobreBofb, Rsfb y °API
501.46
1.48
1.50
1.52
1.54
39.0
40.0
41.0
100 150 200 250 300 350600
PR ESIÓ N D EL SEPAR AD O R , lpcm
RE
LAC
IÓN
GA
S-P
ET
RÓ
LEO
EN
SO
LUC
IÓN
, PC
N/B
N
FAC
TO
R V
OLU
MÉ
TR
ICO
DE
L P
ET
RÓ
LEO
, BY
/BN
GR
AV
ED
AD
AP
I DE
L P
ET
RÓ
LEO
700
800
0
° AP I
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Preparación de los Datos PVT para uso en Cálculos
• Para el uso de datos PVT de laboratorio se debe hacer:
- SUAVIZACION DE LOS DATOS DE LA
PRUEBA DE EXPANSION.
- CALCULO DEL PVT COMBINADO.
(Corrección de los datos de la liberación
diferencial por efecto de la instantánea)
- EXTRAPOLACION DE LOS DATOS PVT.
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Suavización de los Datos de la Prueba de Expansión
• Pretende corregir inexactitudes de las mediciones de pequeños voluménes.
• Pb y volúmenes relativos totales (V/Vb) deben ser
suavizados, mediante el uso de la función Y.• Procedimiento:
a) Calcular los valores de Y vs. p y graficar en papel normal.
b) Ajustar los puntos a una línea recta del tipo Y=a+bp,
utilizando la técnica de los mínimos cuadrados y en el rango de presiones 0,9 > p/pb > 0,3.
c) Recalcular los valores de Y a partir de la ecuación ajustada en b) y
determinar los nuevos valores de V/Vb.
Yp
pp
V
V b
b
)(1
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Cálculo del PVT Combinado
• Corrige los valores de Bod, Rsd y Btd de la prueba de liberación diferencial por efecto de las condiciones de separación:
i) Liberación de gas en el yacimiento diferencial.
ii) En los separadores es instantánea. Por tanto:
iii) Del yacimiento al tanque hay los dos procesos y en consecuencia, hay que
corregir los datos de la liberación diferencial, o sea, construir un PVT combinado.
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Cálculo del PVT Combinado (Cont.)
• Moses y Mc Cain, recomiendan usar Rsbf y Bobf de la presión óptima de separación y usar las siguientes ecuaciones:
obft
bObfO
sbfs
b
BB
V
VxBB
RR
PpA
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Cálculo del PVT Combinado (Cont.)
•
obd
obftdt
obd
obfodo
obd
obfsdsbdsbfs
B
B
BxBB
B
BxBB
B
BRRRR
ppA
)(
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Ejemplo de Ajuste de Datos PVT de Liberación Diferencial a Condiciones de Separador
• Crudo: 40° API. Temperatura de Yac: 220° F.
Resultados de la prueba Ajuste a cond. de separador3PVT
Bo,BY/BNp,lpcm
2620235021001850160013501100 850 600 350 159 0
854763684612544479416354292223157 0
Rsd, PCN/BN
1,6001,5541,5151,4791,4451,4121,3821,3501,3201,2831,2441,075 ( 220°F)1,000 (a 60°F)
Bod,BY/BN Rs,PCN/BN
768684,2611,4545,1482,4422,5364,5307,4250,3186,7125,9-18,7
1,4741,4321,3961,3631,3311,3011,2731,2441,2161,1821,1461,00
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Ajuste de datosde Rs diferenciala condicionesde separador
400 800 1200 1600 2000 2400 2800
100
0
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
PRESIÓN, lpcm
RE
LA
CIÓ
N G
AS
- PE
TR
OL
EO
EN
SO
LU
CIÓ
N,
PC
N/B
N
0
BASE: 100 lpcSeparador @75 °FGOR TOTAL = 768
Ps=Rstb-(Rodb-Rsd)BofbBodb
854
768
768 - (964 -763)( )1.4741.600
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Ajuste de datos de Bo diferenciala condicionesde separador
400 800 1200 1600 2000 2400 2800
1.10
1.00
1.20
1.30
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
PRESIÓN, lpcm
FAC
TO
R V
OLU
MÉ
TR
ICO
, P
CN
/BN
0
BASE: 100 lpcSeparador @75 °FGOR TOTAL = 1.474
Ps=Rstb-(Rodb-Rsd)BofbBodb
1.600
1.474
1.474( )1.4741.600
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Ejemplo de Ajuste de Datos PVT de Liberación Diferencial a Condiciones de Separador (Cont.)
• Resultados de la prueba de Separador (100 lpc, 75°F):
BNPCNR
BNBYB
sfb
ofb
/768
/474,1
odo
sds
BB
RR
)600,1/474,1(**
600,1/474,1*)854(768*
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Extrapolación de Datos PVT
• Cuando la presión de burbujeo (o de saturación) de la muestra es menor que la presión actual del yacimiento.
i) La muestra fue tomada por debajo del CGP.
ii) La muestra fue tomada por encima de las
perforaciones de la zona productora ( presencia de
agua en el fondo del pozo).
iii) py -pwf alrededor del pozo muy alto.
iv) py haya declinado por debajo de pb. Se requiere extrapolar los datos de laboratorio a la py original,
antes de usarlo. Esta extrapolación no debe exceder al 10-15% de la pb medida.
• Se debe aplicar a V/Vb, Bod y Rsd, o y pruebas de separador.
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Extrapolación de Valores de
• Se calcula la función Y y se grafica vs. P absoluta • Luego se procede de la forma siguiente:
– Extrapolar la recta Y vs. P hasta la nueva presión de burbujeo, , recta A del gráfico.
– Leer los nuevos valores de Y hasta P = de la recta A.– Determinar los valores de a partir de los Y leidos:
– Con esto se obtiene una nueva tabla de valores de por debajo de la nueva presión de burbujeo =
– A valores de p> , se grafican los valores de obtenidos en el laboratorio ( punto B del gráfico).
bVV
´bV
V
Yp
pp
V
V b
b
)(1 ´
´
bVV
bVV
´bp
´bp
´bp
´bp
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Extrapolación de Valores de (cont)
• Se traza una paralela a esta recta desde el punto y se obtiene la recta C. De alli se leen los
nuevos valores de:
bVV
´,1´
bppV
V
b
´´
bb
ppparaV
V
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Extrapolación de una prueba P-Vde liberación instantánea a una nueva Pb
8002.0
2.5
3.0
3.5
4.0
1400 2000 2600 3200 38000.90
0.95
Pb
= 2
83
1.7
lp
ca V/Vb
1.00C
B
MEDICIONES DE LABORATORIO
VALORES EXTRAPOLADOS
P, lpca
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Extrapolación de Bod y Rsd
• Teniendo los gráficos de Bod vs. p y Rsd vs. p de la prueba de liberación diferencial del PVT, se procede así:
- Si se cumple que Bod o Rsd es lineal entre:
extrapolar la recta p=
• - Si hay curvatura cerca de pb, se debe tener en cuenta esta curvatura. Core Lab. recomienda trazar una vertical en p= y luego trazar una curva que pasando por tenga curvatura similar a la original.
,9,03,0 bp
p
´bp
´bp
´bp
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Extrapolación líneal de Bod
Bod
PVT LabExtrapolados
PPb Pb
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Extrapolación no líneal de Bod
Bod
PVT LabExtrapolados IG UAL
DISTANCIA
PPb Pb
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Extrapolación líneal de Rsd
R sd
PVT LabExtrapolados
PPb Pb
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Extrapolación no líneal de Rsd
Rsd
PVT LabExtrapolados IGUAL
DISTANCIA
PPb Pb
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Extrapolación de o
• Se basa en que varia linealmente contra la presión (fluidez).
• Se grafican o y vs. P.
• En el gráfico de se traza la línea recta y se extrapola hasta Se leen los valores de entre y y se calculan los correspondientes o .
• Se llevan los valores de o obtenidos arriba al gráfico de o vs. p.
• Por el punto (o , ) se traza una paralela a la recta o vs. p para (p> ). Esto de la variación de o a p>
o1
o1
o1
o1
´bp´bp
´bp´bp
´bp
´bp
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Extrapolación de o
PVT LabExtrapolados
Pb Pb
1
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Extrapolación de o hasta un nuevo valor de Pb
P, Lpcm
B
A
PVT LabExtrapolados
1.5
1.3
1.1
0.9
o, cps
0.7
0.55 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0
C
E
1
1.5
1.0
DPb=2817 Lpcm
0.7
Pb=2248Lpcm
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Corrección de las Pruebas de Separador
• Se aplican las siguientes ecuaciones:
Esto corrige Rsbf y Bobf en la misma proporción que se corrigieron Rsbd y Bobd.
obd
dobobffob
sbd
dsbsbffsb
B
BxBB
R
RxRR
´´
´´
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Propiedades de Fluidos a Partir de las Pruebas de Producción
• Para yacimientos subsaturados sin influjo de agua, el análisis de:
- Comportamiento de producción.
- Historia de presiones
i) Contra tiempo.
ii) Contra NP.Permite inferir valores de pb y Rsb
Observando:
* Constancia de RGP a py >pb.
** Cambio de pendiente de p vs. NP.
Caracterización Física de los Yacimientos
Copyright CIED - Código Curso 325006II - 53
Historia de presión-producción de un yacimiento sub-saturado
TIEMPO
1978
1000
75
0
2000
100
3000
6000
9000
RGPPCN/BN
qoBPD
Plpca
3000
400025
50
1979 1980 1981
Caracterización Física de los Yacimientos
Copyright CIED - Código Curso 325006II - 54
Variación de P y RGP paraun yacimiento sub-saturado
PETR Ó LEO PR O D U C ID O AC U M U LAD O , M M BN
10000 10 20 30 40 50 60 70
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
P, lpcaY
R G PPC N /BN