Muestras y Pruebas PVT

1. Caracterización Física de los Yacimientos Muestras y Pruebas PVT CAPÍTULO 2

2. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

3. Caracterización Física de los Yacimientos 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

4. Caracterización Física de los Yacimientos Compresibilidad del Petróleo, Co (cont) • Esta ecuación se convierte en: • Crudo Subsaturado

5. Caracterización Física de los Yacimientos 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

6. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

7. Caracterización Física de los Yacimientos 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:

8. Caracterización Física de los Yacimientos Variación del volumen relativo con presión. Prueba de expansión a composición constante

9. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

10. 2.5 Pb Y 2.0 1.5 500 1000 1500 2000 2500 P pca Caracterización Física de los Yacimientos Gráfico de la funciónY del análisis PVTdel apéndice A

11. Caracterización Física de los Yacimientos Función “Y” de uncrudo con 40% de CO2

12. Caracterización Física de los Yacimientos Ejemplo de la función “Y” cuando Pb ha sido sobrestimada

13. Caracterización Física de los Yacimientos Ejemplo de la función “Y” cuando Pb ha sido bajo estimada

14. Caracterización Física de los Yacimientos 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

15. Caracterización Física de los Yacimientos Bod, Btd, Rsd,vs p de unapruebade liberación diferencial

16. Caracterización Física de los Yacimientos Z, Bg y ggdvs p de unapruebade liberacióndiferencial

17. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

18. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

19. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

20. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

21. Caracterización Física de los Yacimientos 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:

22. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

23. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

24. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

25. Caracterización Física de los Yacimientos Consistencia de los resultados de un PVT (Cont.) Si hay diferencias entre Rs de calculados y experimentales, no debe exceder de 5%.

26. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

27. 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 Caracterización Física de los Yacimientos Validación de PVT con Información de Campo • Resultados de la prueba PVT deben corresponder con el comportamiento de producción de yacimiento.

28. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

29. Caracterización Física de los Yacimientos Efecto de la presióndel separador sobreBofb, Rsfb y °API

30. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

31. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

32. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

33. Caracterización Física de los Yacimientos 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:

34. Caracterización Física de los Yacimientos Cálculo del PVT Combinado (Cont.)

35. p,lpcm Rsd, PCN/BN Bod,BY/BN 2620 2350 2100 1850 1600 1350 1100 850 600 350 159 0 854 763 684 612 544 479 416 354 292 223 157 0 1,600 1,554 1,515 1,479 1,445 1,412 1,382 1,350 1,320 1,283 1,244 1,075 ( 220°F) 1,000 (a 60°F) Caracterización Física de los Yacimientos 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 separador Rs,PCN/BN Bo,BY/BN 768 684,2 611,4 545,1 482,4 422,5 364,5 307,4 250,3 186,7 125,9 -18,7 1,474 1,432 1,396 1,363 1,331 1,301 1,273 1,244 1,216 1,182 1,146 1,00

36. Caracterización Física de los Yacimientos 1000 Ajuste de datosde Rs diferenciala condicionesde separador 900 854 Bofb N Ps=Rstb-(Rodb-Rsd) B 800 Bodb 768 / N C P , 700 N Ó I C U L O 600 S N E O 1.474 768 - (964 -763)( ) 500 E 1.600 L O R T 400 E P - S A G 300 N Ó I C A L 200 E R BASE: 100 lpc Separador @75 °F 100 GOR TOTAL = 768 0 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 PRESIÓN, lpcm

37. Caracterización Física de los Yacimientos 1.80 Ajuste de datos de Bo diferenciala condicionesde separador Bofb 1.70 Ps=Rstb-(Rodb-Rsd) Bodb N 1.600 B / 1.60 N C P , O 1.474 1.50 C I R T É M 1.40 U L O V R 1.30 O T 1.474 C 1.474( ) 1.600 A F 1.20 BASE: 100 lpc Separador @75 °F 1.10 GOR TOTAL = 1.474 1.00 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 PRESIÓN, lpcm

38. Caracterización Física de los Yacimientos Ejemplo de Ajuste de Datos PVT de Liberación Diferencial a Condiciones de Separador (Cont.) • Resultados de la prueba de Separador (100 lpc, 75°F):

39. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

40. Caracterización Física de los Yacimientos 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).

41. Caracterización Física de los Yacimientos 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:

42. 4.0 3.5 3.0 C 1.00 B a c V/V b p l 7 . 1 3 2.5 8 0.95 2 = b P 0.90 2.0 800 1400 2000 2600 3200 3800 Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación de una prueba P-Vde liberación instantánea a una nueva Pb MEDICIONES DE LABORATORIO VALORES EXTRAPOLADOS P, lpca

43. Caracterización Física de los Yacimientos 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.

44. Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación líneal de Bod

45. Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación no líneal de Bod

46. Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación líneal de Rsd

47. PVT Lab IGUAL Extrapolados DISTANCIA Rsd Pb Pb P Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación no líneal de Rsd

48. Caracterización Física de los Yacimientos 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>

49. Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación de m o

50. Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación de mo hasta un nuevo valor de Pb Haga click sobre este recuadro para retornar al contenido