Presentación Sobre Las Propiedades Físicas de Los Fluidos de Yacimientos.

8/18/2019 Presentación Sobre Las Propiedades Físicas de Los Fluidos de Yacimientos.

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GENERALIDADES DE LOS FLUIDOSCAPÍTULO 1

Los hidrocarburos que se presentan naturalmente pueden existir en 4 fases diferentes gas,líquido ycoloidal este último se puede distinguir en dos fases, la fase dispersa ( generalmente es elcomponente que se encuentra en menor proporción )

La fase dispersante ( generalmente es el componente que se encuentra en mayor proporción ) loscoloides son sistemas microheterogeneos, lo que significa que el tamaño de las partículas dispersases lo suficientemente pequeño ( alrededor de un nanómetro a un micrómetro ) para integrarse a lafase dispersa pero lo suficientemente grande como para distinguir una fase de la otra.

En cambio, las soluciones son sistemas perfectamente homogéneos en lo que no se distingue unafase ( el soluto ) de la otra ( el disolvente ) ya que el tamaño de las partículas es el orden de unoscuantos atomos.


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DESCRIPCIÓN DE ALGUNOS DE LOS CONSTITUYENTES DELPETRÓLEO

Las características de los hidrocarburos líquidos dependen de su composición.Generalmente, los crudos se separan en fracciones de intervalos de ebullición : ( gasolina, kerosene, gasolina oil ,

etc. ) los compuestos que contienen carbono se denominan " compuestos orgánicos " esta rama de la química seconoce como "química orgánica" los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados por carbono e hidrógeno . lasimilitud es la estructura de las moléculas ha sido utilizada para ordenarlas en " series homólogas "

Conociendo una serie homóloga de hidrocarburos , se puede inferir sus propiedades físicas y químicas a partir decompuestos conocidos de la misma serie homóloga en la siguiente tabla se presentan las propiedades físicas y el númerode átomos de carbono de serie homologa de los alcanos, los alcanos son poco reactivos debido a sus enlaces covalentessencillos. los puntos de fusion y ebullicion de los alcanos aumentan a medida que aumenta el número de carbono.


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ALCANOS. FÓRMULA ESTRUCTURAL DE ALGUNASMOLÉCULAS DE ALCANOS

ISÓMEROS DEL PENTANO :


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NÚMERO POSIBLE DE ISÓMEROS PARA ALGUNOSPARAFÍNICOS PARA ALGUNOS ALCANOS

Los alquenos y los alquinos son compuestos quecontienen doble y triple enlace en su estructura

respectivamente . los compuestos que tienen dobleo triple enlace son compuestos insaturados yhacen que estos compuestos sean más reactivosque los alcanos ; por lo tanto , solamente seencuentran pequeñas cantidades de estoscompuestos en los hidrocarburos que existennaturalmente .

ALGUNOS ALQUENOS Y ALQUINOS TÍPICOSSON :

ALGUNOS EJEMPLOS DE CICLOALCANOS TAMBIÉNLLAMADOS CICLOPARAFINAS O NAFTENOS


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ALGUNAS ESTRUCTURAS MOLECULARES TÍPICAS DENAFTENOS

LAS CICLOPARAFINAS TAMBIÉN FORMAN

COMPUESTOS CON MÁS DE UN ANILLO QUE SEDENOMINAN COMPUESTOS DE " ANILLOSCONDENSADOS "

LOS ANILLOS DE LOS HIDROCARBUROS CICLOPUEDEN CONTENER ENLACES DOBLES O TRIPLES .LOS ENLACES DOBLES HACEN QUE ESTOSCOMPUESTOS SEAN MÁS REACTIVOS.

LOS HIDROCARBUROS AROMÁTICOS DEBEN SUNOMBRE A SU AROMA AGRADABLE. UNA MEJORCLASIFICACIÓN, SIN EMBARGO, ES LA DEAQUELLOS COMPUESTOS QUE CONTIENEN ANILLOSDE BENCENO EN SU ESTRUCTURA. EJEMPLOS DECOMPUESTOS AROMÁTICOS

CUANDO UN COMPUESTO CONTIENE UN ANILLO DE

BENCENO Y UN ANILLO DE NAFTENO , EL ELCOMPUESTO SE DENOMINA NAFTENO-AROMATICO .EJEMPLO :


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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AROMÁTICOS

HIDROCARBUROS MÁS COMUNES PREDOMINANTES ENEL PETRÓLEO , CON UN INTERVALO DECONCENTRACIÓNMÁXIMO DE 1 AL 3 % EN PESO . LOS 2,3 METIL ALCANOSY PRISTANO SON ISOPARAFINICOS DOMINANTES.


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TIPO DE GRUPOS DE HIDROCARBUROS

Debido a que las parafinas, las resinas y los asfaltenos son componentes importantes de loscrudos , se utilizan clasificaciones nuevas para caracterizar sus constituyentes , como semuestra

Esta clase de hidrocarburos tienen impacto directo en la interpretación y en el modelamiento delcomportamiento de fases PVT. los asfaltenos y las resinas tienen estructuras básicas generales.sin embargo sus propiedades físicas y químicas son dramáticamente diferentes.Los asfaltenos puros no son volátiles , no ebullen , se descomponen ( cuando son calentados ), yson sólidos secos negros . el color de las moléculas de resina más pesadas es café y la de lasmoléculas más livianas es rojiza.


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TIPO DE GRUPOS DE HIDROCARBUROS:

Los destilados que contienen resinas también son de oscuro a café . los crudos verdes normalmenteno contienen cantidades apreciables de asfaltenos y de resinas . en la siguiente tabla , se relaciona lascomposiciones típicas de porcentaje en peso de parafinas , aromáticos , resinas y asfaltenos de

petróleos de diferentes yacimientos de varios países

COMPONENTES TÍPICOS DE FLUIDOS DE YACIMIENTOS DE PETRÓLEOS


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CARACTERÍSTICAS DE LOSFLUIDOS DE UN YACIMIENTOS

CAPÍTULO 2

Los fluidos presentes en el yacimientos van a estar a condiciones de presión, por lo menos, diferentesen el yacimiento y en superficie lo cual va a hacer que las características de los fluidos no sean lasmismas en ambos sitios, y es necesario conocer el comportamiento de tales características con lapresión para que una vez conocidas en superficie se puedan obtener las existes en el yacimiento.

La mejor forma de de estudiar el comportamiento cualitativo del sistema de hidrocarburos es a travésde diagramas de fases.Por medio de estos diagramas, puede conocer el estado del sistema a determinadas condiciones de

presión y temperatura , es decir , si existe , 1,2,3 o 4 fases ( gas, líquido , sólido y coloidal ) enequilibrio a las condiciones impuestas, aunque sabemos que en los yacimientos no existen sistemas deun solo hidrocarburo ( de un solo componente ) sino una mezcla de ellos , es conveniente comenzarpor entender el comportamiento de los componentes puros . esto ayuda a comprender las propiedadesde sistemas de una sola fase y luego analizar sistemas más complejos de hidrocarburos, tal comoocurre en los yacimientos


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DIAGRAMA P-T PARA UN COMPUESTO PURO

Un sistema compuesto por un solo componente (una sustancia pura) puede presentarse comovapor , líquido o sólido , depende de las condiciones de presión y temperatura . L a figura quepresentamos a continuación ilustra un diagrama típico de presión-temperatura , P-T, para un sistemade hidrocarburos de un solo componente . A la izquierda de la curva 1-2-3 , la región es sólida y a laderecha de la curva 1-2-C , la región es todo gas o vapor . L a parte comprendida por 3-2-C , laregión es todo líquido ( más información libro "propiedades físicas de los fluidos de yacimiento" pág43-44 )


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DIAGRAMA P-V PARA UN COMPUESTO PURO:

Otra forma de estudiar el comportamiento de un sistema de un solo componente es a través de undiagrama de presión - volumen , P-V , tal como se ilustra en la figura a continuación , las líneasmarcadas T1 Y T2 son isómeras a temperatura mayores que la crítica , estas isómeras no cruzanninguna frontera de fase . L as líneas marcadas T3 y T4 son para temperaturas inferiores y constantes

de tres secciones bien diferenciadas. la sección horizontal representa el cambio de fase entre líquido yvapor.los segmentos horizontales de las isotermas en la región de dos fases se acortan progresivamente alaumentar la temperatura , reduciendo finalmente a punto en C, donde las fases líquidas y vapor nopueden distinguirse una de otra , ya que sus propiedades son las mismas . la isoterma crítica marcasTc , presenta una flexión horizontal en este punto C, en la parte superior del domo


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DIAGRAMA P-T PARA COMPUESTOS BINARIOS

Son diferentes de los de un compuesto puro debido a que aparece una nueva variable , la composición.En un compuesto binario las curvas de burbuja y rocío no coincide sino que solamente tienen un punto encomún , en punto crítico . En la siguiente figura se ilustra el diagrama P-T para el sistema etano-heptanonormal , donde la curva de la izquierda del diagrama y que termina en el punto crítico C, es la curva de

presión de vapor para el etano puro ( componentes más livianos ) . La curva a la derecha del diagrama yque termina en el punto crítico C7 , es la curva de presión de vapor del heptano normal puro ( componentemás pesado ) entre estas dos curvas se encuentran los diagramas de fases para las diferentes mezclasbinarias de etano-heptano normal. Las curvas A1C1B1 , A2C2B2 Y A3C3B3 corresponden a sistemas con% por peso de etano de 90.22, 550.25 y 9.78 respectivamente Los puntos C1,C2 Y C3 son los puntoscríticos de estos sistemas . L as curvas A1C1 , A2C2 y A3C3 son las curvas de puntos de burbujeo y laslíneas C1B1, C2B2 y C3B3 , son las curvas de punto de rocío por encima de la izquierda de las curvas deburbujeo , existe solo liquido y por debajo a la derecha de las curvas de rocio , existe solo vapor ( gas )para el sistema respectivo


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SISTEMAS MULTICOMPONENTES

El diagrama de fases para este tipo de

sistemas es aún más complicado que eldiagrama para los sistemas binariosaunque guarda similitud en el sentido deque las líneas de burbujeo y rocio seencuentran también en el punto crítico y elárea comprendida entre ellas sigue siendoel área de las 2 fases (vapor-líquido), uncaso típico de diagrama de fases para un

crudo es el que se muestra en la siguientegráfica donde se puede observar entreotras, las siguientes características: existeuna presión máxima Pm, mayor que lapresión crítica, esta presión se conocecomo cricondembarico y una temperaturamáxima Tm, mayor que la temperatura

crítica que se conoce comocricondentérmico (más informacióndisponible en propiedades físicas de losfluidos de yacimiento, pág 48-51).


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CLASIFICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS

La clasificación correcta de un yacimiento requiere del conocimiento del comportamientotermodinámico de las fases presentes en el yacimiento y las fuerzas responsables de losmecanismos de producción. en general los yacimientos son clasificados convenientemente enbase a la localización de los puntos que representa la presión (P) y temperatura (T) iniciales del

yacimiento con respecto a los diagramas P-T de los fluidos del yacimiento.

yacimiento de petróleo. dependiendo de la diferencia de presión inicial del yacimiento (P) y lapresión del punto de burbuja (Pb), el yacimiento de petróleo puede ser subclasificado en lassiguientes categorías:

● Yacimiento de petróleo subsaturado.● yacimiento de petróleo saturado.● Yacimiento de petróleo con capa de gas inicial.


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Clasificación de los yacimientos de petróleo según el estado de los fluidos.

● Petróleo extrapesado.● Petróleo pesado.● Petróleo negro ordinario.● Petróleo Volátil.

La clasificación anterior se basa esencialmente en las propiedades exhibidas por el petroleo,incluyendo:

● diagrama de fases presión- temperatura

● propiedades físicas● composición● relación gas disuelto-petroleo● apariencia

CLASIFICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS DE PETRÓLEO

En la siguiente gráfica podemos ver el diagrama P-T típico para un yacimiento negro ordinario, y lacurva de baja merma para un petróleo Negro ordinario.


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Petróleo negro ordinario: El petróleo negro ordinario usualmente se produce de acuerdo alas características relacionadas en la siguiente gráfica.

CURVA DE BAJA MERMA PARA UNPETRÓLEO NEGRO ORDINARIO


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Petróleo volátil: En la siguiente grafica podemos observar el diagrama de fase típico de un fluido de yacimientocon temperatura menor y cercana a la temperatura crítica.las líneas de calidad cercanas al puntode burbuja se encuentran poco espaciadas entre sí, lo contrario sucede a presiones muy bajas.Estos petróleos se caracterizan por una rápida merma bajo el punto de burbuja como se muestra

en la figura. no existe una demarcación aguda entre un petróleo negro ordinario y un petróleovolátil. el petróleo volátil usualmente se produce de acuerdo con las características relacionadasen la siguiente gráfica.

DIAGRAMA P-T PARA UN YACIMIENTO DEPETRÓLEO VOLÁTIL

CURVA DE ALTA MERMA PARA UNPETRÓLEO VOLÁTIL


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RANGO Y CARACTERÍSTICAS DEL PETRÓLEO EN LOS DIFERENTES YACIMIENTOSDE PETRÓLEO

DIAGRAMA P-T PARA UN YACIMIENTODE PETRÓLEO CON CAPA DE GAS

INICIAL


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Yacimiento de gas condensado con pierna de petróleo :

es como encontrar una pequeña pierna de petróleo en yacimiento de gas condensado . en estecaso el gas condensado se encuentra saturado en su punto de rocío y el petróleo se encuentra

saturado en su punto de burbuja . en la siguiente gráfica muestra los diagramas de fase del gascondensado y del petróleo en equilibrio. una disminución de presiones en este yacimientoproduce condensación retrógrada en la capa de gas y liberación de gas en la pierna de petróleo.el gas liberado se mezcla con el gas de capa de gas condensado y el condensado retrógradocon el petróleo de la pierna


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Yacimiento de gas condensado cercano al punto crítico:

Si la temperatura del yacimiento esta cerca de la temperatura crítica la mezcla de hidrocarburosse clasifica como gas condensado cerca al punto crítico. debido a que todas laslíneas de calidadconvergen al punto crítico, una rápida concentración se crea inmediatamente declina la presión

por debajo del punto de rocío cruzando rápidamente diversas líneas de calidad.

Yacimiento de gas rico:

Un diagrama típico de gas rico es mostrado en la siguiente figura donde la temperatura delyacimiento es superior a la temperatura cricondentérmica. A causa de que la temperatura delyacimiento excede la temperatura cricondentérmica de los hidrocarburos, los fluidos delyacimiento siempre estaran el la región de fase gas mientras que el yacimiento decaeisotérmicamente a lo largo de la linea vertical 1-2


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Yacimiento de gas pobre:

Un diagrama típico de gas pobre es mostrado en la figura anterior donde la temperatura delyacimiento es superior a la temperatura cricondentérmica. la mezcla de hidrocarburos existecomo una mezcla de gas en el yacimiento hasta superficie como lo muestra la isoterma a lolargo de la linea vertical 1-2 y la trayectoria del gas producido hacia superficie mostrado en lacurva 1-3. el unico liquido asociado con un gas en yacimiento de gas pobre, es el agua. laspropiedades asociadas a este tipo de yacimiento están relacionadas en la siguiente tabla.

RANGO Y CARACTERÍSTICAS DEL GAS EN LOS DIFERENTES TIPOS DE YACIMIENTOSDE GAS


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Cada mezcla de hidrocarburos encontrada en un yacimiento tiene un diagrama de fasescaracterísticos el cual permanece constante mientras se mantenga constante la proporción decomponentes en la mezcla; sufriendo modificaciones cuando se altera esta proporción debido ala extracción preferencial de fluidos o a la inyección de alguno o algunos de ellos (gas natural,

CO2, N2 etc) en la siguiente tabla se presenta la composición típica de los fluidos de yacimientode petróleo y gas.

COMPOSICIÓN TÍPICA DE LOS FLUIDOS DE YACIMIENTO DE PETRÓLEO Y GAS

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