Gases

Ya se ha aplicado la ecuación de balance de materiales en aquellos yacimientos con ausencia de capa de gas, ahora, con ciertas consideraciones, se podrá conocer los volúmenes de hidrocarburos en yacimientos con dicha capa, así como en aquellos que por diferencias de presión y temperatura produzca condensado, conociéndose a condiciones de yacimiento en fase gaseosa.

A continuación, se hará una breve introducción acerca de gases, diferencias entre ideales y no ideales (también llamados reales) con el fin de formar la base sólida que permitirá entender cada término de la ecuación de balance de materiales para yacimientos de gas.

Leyes que rigen el comportamiento de los gases ideales:

Ley de Boyle; la cual expresa que para una cantidad fija de gas a temperatura constante, el producto de la Presión por el Volumen es Constante (C)

Ley de Charles; expresa que para una cantidad fija de gas a presión constante, el VOLUMEN que ocupa es directamente proporcional a la TEMPERATURA absoluta.

Ley de Avogadro; expresa que el volumen que ocupa un gas, cuando la presión y la temperatura se mantienen constantes, es proporcional al número de partículas.

A partir de la relación de estas leyes, se pudo determinar una ecuación, conocida como ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES:

¿Cómo se determina "Z"?

Considerando que ya tenemos el cálculo de la presión y la temperatura seudoreducidas podemos obtener "Z" mediante el método gráfico de Standing y Katz. Dicho método ha tenido potencial aceptación en la industria petrolera por dos razones:

1. Exactitud, dentro de un 3% en relación a los valores experimentales de Z.

2. Facilidad en los cálculos.

Sin embargo, hay ciertas limitaciones que se deben tomar en cuenta para asegurar que al aplicar el método, se obtengan resultados óptimos:

• El gas debe ser rico en metano (C1>90%)
• El gas no debe contener hidrocarburos aromáticos
• El gas no debe tener impurezas. El 20% de N2 produce un error del 4%. La presencia de dióxido de carbono produce un error en el cálculo de Z igual al valor del porcentaje de CO2 en la mezcla.
• No presenta buenos resultados a presiones y temperaturas cercanas a las críticas.
• No se recomienda su uso en el cálculo de Z a presiones mayores de 10.000 lpca

Como se ha mencionado en otras secciones de este blog, son de potencial importancia, para conocer y de alguna manera predecir el comportamiento de producción del yacimiento, parámetros como la PRESIÓN, VOLUMEN Y TEMPERATURA (PVT).

El análisis PVT consiste en simular en el laboratorio el agotamiento de presión de un yacimiento volumétrico e isotérmico. Para que este análisis resulte óptimo, es imprescindible que la muestra tomada sea representativa del fluido original en el mismo. Por esta razón, a continuación, se presentarán algunas pruebas PVT de laboratorio, cuya información e interpretación coadyuva en la identificación de los mecanismos de recobro, el comportamiento de flujo de los pozos y la simulación composicional de los yacimientos.

Prueba CCE (Constant Composition Expansion)

Después de cargar la celda con una muestra recombinada representativa de los fluidos del yacimiento, se calienta a la temperatura del yacimiento y se comprime desplazando el pistón en la celda hasta alcanzar 500 a 1000 lpc por encima de la presión del yacimiento.

El contenido de la celda es expandido a composición constante hasta una presión de 500 a 200 lpc por debajo de la presión final retirando el pistón. Se agita la celda y se permite un tiempo suficiente para que ocurra equilibrio.

La presión de rocío se determina visualizando el momento en que empieza a formarse la condensación retrógrada. En ese punto se observa el enturbamiento (neblina) de la fase gaseosa, el cual desaparece al poco tiempo cuando las gotas del líquido se segregan hacia la parte inferior de la celda. Durante el proceso de expansión no se retira gas de la celda. A continuación se ilustra:

Prueba CVD (Constant Volume Depletion)

Consiste en una serie de expansiones y desplazamientos a presión constante de la mezcla recombinada, de tal manera que el volumen de gas más líquido acumulado en la celda permanece constante al finalizar cada desplazamiento.

El gas retirado a presión constante es llevado a un laboratorio de análisis donde se mide su volumen y se determina su composición. Los factores de compresibilidad del gas retirado y de la mezcla bifásica remanentes en la celda y el volumen de líquido depositado en el fondo de la celda se deben determinar a cada presión.

Este proceso es continuado hasta llegar la presión de abandono, instante en el que se analizan las fases líquida y gaseosa remanentes en la celda. Es entonces cuando un balance molar permitiría tanto comparar la composición del fluido original con la calculada en base a los fluidos remanente y producidos, como observar si las medidas son exactas.