propiedad de los fluidos y analisis pvt
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Propiedad de los fluidos y analisis PVT, Ingenieria de gas impartida en la UNAMTRANSCRIPT
-
1Anlisis pVT
La informacin contenida en un pVT permite ajustar una ecuacin de estado, lo cual permitetener una descripcin de la composicin y comportamiento volumtrico del fluido en cuestin,en diversas etapas de agotamiento de la presin a temperatura de yacimiento.
Ajuste
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 100 200 300 400 500
% V
ol.
Presin (kg/cm2)
% Volumen lquido condensado
OBSERVADO
CALCULADO
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
1.02
1.04
1.06
1.08
1.10
0 100 200 300 400 500
Z g
as
Presin (kg/cm2)
Z gas
OBSERVADO
CALCULADO
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
100 300 500 700 900
Vo
lum
en r
elat
ivo
(m
3/m
3)
Presin (kg/cm2)
Volumen relativo
OBSERVADO
CALCULADO
-
2Anlisis pVT
Escenarios
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 50 100 150 200 250 300
Pre
si
n (
kg/c
m2)
Temperatura (C)
Original
GH - 1
GH - 5
GH - 10
GH - 20
GH - 35
GH - 50
Variacin de la envolvente de fases en funcin del % degas hidrocarburo adicionado
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 200 400 600
% v
olu
me
n
Presin (kg/cm2)
Volumen de lquido retrgrado(% volumen a presin de roco)
Original
GH - 1 %
GH - 5 %
GH - 10 %
GH - 20 %
GH - 35 %
GH - 50 %
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0 200 400 600
Den
sid
ad
(g
/cm
3)
Presin (kg/cm2)
Densidad del lquido retrgrado
OriginalGH - 1 %GH - 5 %GH - 10 %GH - 20 %GH - 35 %GH - 50 %
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0 200 400 600
Vis
co
sid
ad
(cp
)
Presin (kg/cm2)
Viscosidad del lquido retrgrado
Original
GH - 1 %
GH - 5 %
GH - 10 %
GH - 20 %
GH - 35 %
GH - 50 %
-
3Anlisis pVT
Escenarios
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0 200 400 600 800
Den
sid
ad
(g
/cm
3)
Presin (kg/cm2)
Densidad del gas
Original
GH - 1 %
GH - 5 %
GH - 10 %
GH - 20 %
GH - 35 %
GH - 50 %0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0 200 400 600 800V
isco
sid
ad
(cp
)
Presin (kg/cm2)
Viscosidad del gas
Original
GH - 1 %
GH - 5 %
GH - 10 %
GH - 20 %
GH - 35 %
GH - 50 %
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
0 200 400 600 800
Z
Presin (kg/cm2)
Factor Z del gas
OriginalGH - 1 %GH - 5 %GH - 10 %GH - 20 %GH - 35 %GH - 50 %
-
4Factor de volumen de formacin del gas (Bg)
El factor de volumen del gas relaciona el volumen a condiciones de yacimiento con el volumena condiciones estndar, para cualquier mezcla de hidrocarburos. En el caso del gas natural, elfactor de volumen del gas, puede ser relacionada con la aplicacin de la Ley de los gases realesa condiciones de yacimiento y estndar. Teniendo:
=
=
/
/
Para la misma masa, nR puede sereliminado, despus de la sustitucin deZce=1, Tcs=60+460=520R, y pcs=14.7 lb/pg
2,la ecuacin anterior se convierte en:
= 0.0283
3@. .
3@. .
Bg(f
t3@
c.y
./ft
3@
c.s.
)
Presin del yacimiento, py, (lb/pg2 abs)
-
5Factor de volumen de formacin del gas (Bg)
-
6Factor de volumen de formacin del gas (Bg)
= 43,560
Si el factor de volumen inicial del gas Bgi, es conocido, entonces el gas inicial en sitio Gi puedeser calculado como: Donde:
A es el rea del yacimiento en acresh es el espesor neto del yacimiento en pies es la porosidad del yacimientoSg es la saturacin de gas
Para un gasto de produccin de 10 MMPCD, calcule el gasto en el fondo del pozo, si lascondiciones en fondo son: p=1500 lb/pg2, T=180F, y la densidad relativa del gas es 0.64 (asumaque no hay presencia de gases no hidrocarburos).
-
7Compresibilidad del gas (cg)
La compresibilidad del gas con regularidad se refiere a compresibilidad isotrmica, y tiene laexpresin termodinmica:
Para un gas ideal puede verse que cg es exactamente igual a 1/p. Para un gas real, cg no espequeo ni es constante. Usando la Ley de los gases reales, la derivada / puedeevaluarse:
T
gp
V
Vc
1
Tp
z
p
nRT
p
znRT
p
V
2
Sustituyendo el volumen V, por su equivalente de la Ley de los gases reales y la derivada/ , resulta en:
T
gp
z
zpc
11
Tprpc
rp
z
zpc
11
-
8Compresibilidad del gas (cg) Mattar
Ejemplo
Estime la compresibilidad del gas que seencuentra a 200F y 2,000 lb/pg2abs.
Ppc=667.4 lb/pg2
abs y Tpc=358.3R
84.13.358
660
34.667
2000
pr
pr
T
p
0.2 1.0 10.0
0.01
0.1
1.0
10.0
Presin Pseudoreducida, ppr
CprT
pr
de la grfica CrTr=0.63
124 /1012.54.667
342.0
342.084.1
63.0
pglbxp
cc
T
Tcc
pc
rg
r
rrr
-
9Viscosidad del gas
Se muestra la forma de la viscosidad del gascomo una funcin de la presin delyacimiento para tres temperaturas diferentesde yacimiento. Se observa que a presionesbajas la viscosidad del gas se incrementaconforme la temperatura se incrementa. Sinembargo, a presiones altas la viscosidad delgas decrece conforme la temperaturaincrementa.
Presin del yacimiento, py
Vis
cosi
dad
del
gas
,
g
Incremento de
Temperatura, T
-
10
Viscosidad de una mezcla de gasesCuando la composicin de una mezcla de gasesse conoce y cuando las viscosidades de cadacomponente se conocen a una presin ytemperatura de inters, entonces la viscosidadde la mezcla se puede calcular con:
n
j
jj
n
j
jjgj
g
My
My
1
21
1
21
50 100 150 200 250 300 350 400
0.024
0.022
0.020
0.018
0.016
0.012
0.010
0.014
0.008
0.006
0.004
Helio
Aire
Nitr
geno
Dix
ido de
Carb
ono
Sulfu
ro de
Hidr
gen
o
Metan
o
Etileno
Etano
Propan
o
i-Butano
n-Butan
o
n-Penta
no
n-Hexa
no
n-Hepta
no n-Octano
n-Nonano
n-Decano
Vis
cosi
dad
, ce
nti
pois
e
Temperatura, FCorrelacin de Carr, Kobayashi Burrows (1954)
-
11
Viscosidad de una mezcla de gases
Esta grfica se puede utilizar para calcular laviscosidad de una mezcla de gases hidrocarburosa una presin atmosfrica cuando no se disponede la composicin del gas. Las graficas superioresmuestran los valores de viscosidad que sesuman a la viscosidad del gas calculada y tomanen cuenta el efecto causado por la presencia decido sulfhdrico, nitrgeno o bixido decarbono. El efecto de cada uno de los gases nohidrocarburos es incrementar la viscosidad de lamezcla de gases.
% mol H2S % mol N2 % mol CO2
Cor
recc
in
adic
iona
l
para
Vis
cosi
dad,
cp
Vis
cosi
dad
a 1
atm
sfe
ra,
g1, c
p
10 20 30 40 50 60
- 400F
- 300F
- 200F
- 100F
.016
.015
.014
.013
.012
.011
.010
.009
.008
.007
.006
.005
.004
0.5 1.0 1.5 2.0
Peso molecular, (lbm/lbm-mol)
Densidad relativa del gas
-
12
Viscosidad de una mezcla de gases
Ejemplo:Calcular la viscosidad de la mezcla de gases quese presenta en la Tabla a las condiciones depresin y temperatura de 14.7 lb/pg2abs(presin atmosfrica) y 200 F, respectivamente.
ComponenteComposicin(fraccin mol)
Metano, C1H4 0.850
Etano, C2H6 0.090
Propano, C3H8 0.040
Butano, n-C4H10 0.020
Total 1.000
50 100 150 200 250 300 350 400
0.024
0.022
0.020
0.018
0.016
0.012
0.010
0.014
0.008
0.006
0.004
Helio
Aire
Nitr
geno
Dix
ido de
Carb
ono
Sulfu
ro de
Hidr
gen
o
Metan
o
Etileno
Etano
Propan
o
i-Butano
n-Butan
o
n-Penta
no
n-Hexa
no
n-Hepta
no n-Octano
n-Nonano
n-Decano
Vis
cosi
dad
, ce
nti
po
ise
Temperatura, F
gc1=0.0130 cpgc2=0.0112 cpgc3=0.0098 cpgc4=0.0091 cp
-
13
Viscosidad de una mezcla de gases
Ejercicio 1:
Componentey
(fraccin mol)
M(lbm/lbm-
mol)
Metano, C1H4 0.85 16.04
Etano, C2H6 0.09 30.07
Propano, C3H8 0.04 44.1
Butano, n-C4H10 0.02 58.12
n
j
jj
n
j
jjjg
g
My
My
1
21
1
21
-
14
Viscosidad de una mezcla de gases
Ejercicio 2:Emplear la Figura para calcular la viscosidad de lamezcla de gases proporcionado en la tabla a 200F y a presin atmosfrica.
Componente Composicin(fraccin mol)
Metano, C1H4 0.850
Etano, C2H6 0.090
Propano, C3H8 0.040
Butano, n-C4H10 0.020
Total 1.000
% mol H2S % mol N2 % mol CO2
Cor
recc
in
adic
iona
l
para
Vis
cosi
dad,
cp
Vis
cosi
dad
a 1
atm
sfe
ra,
g1, c
p
10 20 30 40 50 60
- 400F
- 300F
- 200F
- 100F
.016
.015
.014
.013
.012
.011
.010
.009
.008
.007
.006
.005
.004
0.5 1.0 1.5 2.0
Peso molecular, (lbm/lbm-mol)
Densidad relativa del gas
-
15
Viscosidad de una mezcla de gases
Ejercicio 1:
Componentey
(fraccin mol)
M(lbm/lbm-
mol)
M1/2
(lbm/lbm-mol)1/2
y M1/2
(lbm/lbm-mol)1/2g (cp) g y M
1/2
cp(lbm/lbm-mol)1/2
Metano, C1H4 0.85 16.04 4.0059 3.4042 0.0130 0.04426
Etano, C2H6 0.09 30.07 5.48361 0.4935 0.0112 0.00553
Propano, C3H8 0.04 44.1 6.64078 0.2656 0.0098 0.00260
Butano, n-C4H10 0.02 58.12 7.62364 0.1525 0.0091 0.00139
yM1/2=4.3159 yM
1/2=0.05377
cp
My
My
n
j
jj
n
j
jjjg
g 01247.0316.4
05377.0
1
21
1
21
-
16
Viscosidad de una mezcla de gases
Ejercicio 2:
% mol H2S % mol N2 % mol CO2
Cor
recc
in
adic
iona
l
para
Vis
cosi
dad,
cp
Vis
cosi
dad
a 1
atm
sfe
ra,
g1, c
p
10 20 30 40 50 60
- 400F
- 300F
- 200F
- 100F
.016
.015
.014
.013
.012
.011
.010
.009
.008
.007
.006
.005
.004
0.5 1.0 1.5 2.0
Peso molecular, (lbm/lbm-mol)
Densidad relativa del gas
g = 0.0125 cp a 200 F
compnj
j
jja MyM1
664.096.28
26.19
96.28
Mag
Componentey
(fraccin mol)M
(lbm/lbm-mol)y M
(lbm/lbm-mol
Metano, C1H4 0.85 16.04 13.634
Etano, C2H6 0.09 30.07 2.706
Propano, C3H8 0.04 44.10 1.764
Butano, n-C4H10
0.02 58.12 1.162
Ma =19.267Calculo de la densidad de la mezcla de gases,
-
17
Viscosidad de gases
Correlacin de Lee
bc
TMb
TM
TMa
ba
c
g
g
2.04.2
4.98601009.0448.3
26.192.209
0160.0379.9
43.62exp10
5.1
4
3ft
lbmg Viscosidad(cp), temperatura(R),
3cm
gg cgg ba exp10 4 para 100 < p (lb/pg
2) < 8,000100 < T (F) < 340