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

Viscosidad del Petróleo, o 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.

Compresibilidad del Petróleo, Co 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

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

Pruebas PVT de Laboratorio 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

Composición del Fluido del Yacimiento 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.

Pruebas de Expansión a Composición Constante 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:

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

Pruebas de Expansión a Composición Constante (Cont.) funcion Y (Cont.) 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.

Gráfico de la función Y del análisis PVT del apéndice A Caracterización Física de los Yacimientos 500 1.5 2.0 2.5 1000 Pb 1500 2000 2500 Y P pca Gráfico de la función Y del análisis PVT del apéndice A

Función “Y” de un crudo con 40% de CO2 Caracterización Física de los Yacimientos Función “Y” de un crudo con 40% de CO2

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

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

Prueba de Liberación Diferencial 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

Bod, Btd, Rsd, vs p de una prueba de liberación diferencial Caracterización Física de los Yacimientos Bod, Btd, Rsd, vs p de una prueba de liberación diferencial

Z, Bg y ggd vs p de una prueba de liberación diferencial Caracterización Física de los Yacimientos Z, Bg y ggd vs p de una prueba de liberación diferencial

Prueba de Separadores Pruebas de liberación instantánea. 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.

Prueba de Separadores (Cont.) 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.

Prueba de Viscosidad Se determina en petróleo con gas en solución. 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.

Limitaciones de las Pruebas de Laboratorio 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.

Consistencia de los Resultados de un PVT 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:

Consistencia de los Resultados de un PVT (Cont.) 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.

Consistencia de los Resultados de un PVT (Cont.) 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.

Consistencia de los resultados de un PVT (Cont.) 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.

Consistencia de los resultados de un PVT (Cont.) 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%.

Consistencia de los Resultados de un PVT (Cont.) 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.

Validación de PVT con Información de Campo 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. 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

Presión Óptima de Separación 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.

Efecto de la presión del separador sobre Bofb, Rsfb y °API Caracterización Física de los Yacimientos Efecto de la presión del separador sobre Bofb, Rsfb y °API

Preparación de los Datos PVT para uso en Cálculos 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.

Suavización de los Datos de la Prueba de Expansión 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.

Cálculo del PVT Combinado 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.

Cálculo del PVT Combinado (Cont.) 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:

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

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 p,lpcm 2620 2350 2100 1850 1600 1350 1100 850 600 350 159 854 763 684 612 544 479 416 354 292 223 157 Rsd, PCN/BN 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) Bod,BY/BN 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

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

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

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):

Extrapolación de Datos PVT 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.

Extrapolación de Valores de 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).

Extrapolación de Valores de (cont) 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:

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

Extrapolación de Bod y Rsd 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.

Extrapolación líneal de Bod Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación líneal de Bod

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

Extrapolación líneal de Rsd Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación líneal de Rsd

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

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>

Caracterización Física de los Yacimientos Extrapolación de m o

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

Corrección de las Pruebas de Separador Caracterización Física de los Yacimientos 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.

Propiedades de Fluidos a Partir de las Pruebas de Producción Caracterización Física de los Yacimientos 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.

Historia de presión-producción de un yacimiento sub-saturado Caracterización Física de los Yacimientos TIEMPO 1978 1000 75 2000 100 3000 6000 9000 RGP PCN/BN qo BPD P lpca 4000 25 50 1979 1980 1981 Historia de presión-producción de un yacimiento sub-saturado

Variación de P y RGP para un yacimiento sub-saturado Caracterización Física de los Yacimientos Variación de P y RGP para un yacimiento sub-saturado