Cap 5 11-abril

Capitulo 5 Ecuacion de Balance de Materia Para Yacimientos de gas 1.1 Introduccion

Una

APLICACIÓN DE LA E BM PARA YACIMIENTOS DE GAS

CAPITULO 1 PROPIEDADES FISICAS DEL GAS

Ejemplo. Calcular la produccion diaria total de gas incluyendo los equivalentes de gas y condensado a partir de los datos siguientes:

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A partir de estos calculo se entiende que hay 811.46 ft de gas por cada barril de condensado ,entonces para obtener la candidad de gas se hace los siguiente: !"#

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Observacion. Datos de McCarthy Boyd y Reid dan la siguente información: !!"# !"#!

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78



Criterios de abandono de un yacimiento de gas.

En general un yacimiento de gas se bandona cundo este alcanza una baja presion llamda de abandono o cuando los pozos sean inundados por agua.La presion de abandono es la cual debe abandonarse un yacimiento de gas ,porque su explotación a presiones inferiores no es rentable. La presion de abandono depende de factores técnicos y económicos ! ! !

Precio de venta de l gas Indice de productividad de los pozos.A mayor índice de productividad menor presion de abandono. Presion de fondo fluyente.

Entre menor sea la presion de abandono mayor es la recuperacion del gas,ya que queda una menor cantidad de gas remanente en el yacimiento.

Yacimiento de gas con presion anormal

Se considera un yacimiento con presion anormal a aquel cuya presion excede a la calculada. La grafica de P/Z debe ser ajustada ,teniendo en consideración las compresibilidades de la formacion y del agua a fin de tener un valor correcto en la estimación del volumen original de gas. Un yacimiento geopresurizado o con presion anormal tiene una compresibilidad de formacion mayor que un yacimiento con presion normal. Si se realiza el calculo ,sin tomar en cuenta las compresibilidades, el valor del volumen original aparte de ser erróneo sera mucho mayor al valor real,es decir, el valor erróneo tendrá una pendiente mayor. Una vez que el yacimiento alcanza la presion anormal,la pendiente permanece constante pero mas inclinada que la pendiente inicial.Eneste caso si el comportamiento inicla es extrapolado el calculo del GOES puede ser dos veces el verdadero.Un comportamiento similar lo presentan losyacimientos con -6 -1 una compresibilidad del orden de 100 (10 )Psi ! !

Extrapolacion Erronea

Extrapolacion Real

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81



linealidad de la grafica P/Z .La extrapolación de los primeros puntos de declinación de estos yacimietos produce errores graves en l aestimacion de l volumen original de gas.

Contacto agua-gas

Presion Anormal

Acuifero Activo

Volumetrico

Acuifero con poca energia

Mecanismos de despalzamiento en un yacimiento de Gas

83



La arena M forma un pequeño yacimiento de gas con una presión inicial de fondo de 3200 psia y una temperatura de 220 ° F. Se desea hacer un inventario del gas en el yacimiento a intervalos de producción de tres meses .Los datos de presión y producción y los factores volumétricos del gas en pies cúbicos del yacimiento por pie cubico normal (14.7 psia y 60°F) son los siguientes:

Presion (psia)

Produccion cumulativa de gas MMPC 0 79 221 452

3200 2925 2525 2125

Factor volumétrico del gas Ft3/PCS 0.0052622 0.0057004 0.0065311 0.0077360

a) Asumiendo comportamiento volumétrico, calcular el gas inicial en el yacimiento a partir de los datos de producción final de cada uno de los intervalos de producción. b) Explicar porque los cálculos de la parte a) indican la presencia de un empuje hidrostático. c) A partir de un grafico entre produccion cumulativa contra P/Z demostrar que existe un empuje hidrostático. d) Basados en datos de registros eléctricos y de los nucleos ,los cálculos volumétricos de la arena M muestran que el volumen inicial del gas en el yacimiento es 1018 MMPCS. Si la arena esta sometida a un empuje hidrostático parcial ¿Cuál es el volumen de agua intruida al final de cada una de las etapas? a) Solucion: !! !!

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Resumiendo datos y simplificando cálculos

P(Psia) 3200 2925 2525 2125

GP(MMpcs) 0 79 221 452

Bg(ft /pcs) 0.0052622 0.0057004 0.0065311 0.0077360

Bgi/Bg 0.9231 0.8057 0.6802

84



Primer intervalo de 3200 ! 2925 Psia !

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b) Solucion:

Porque el gas inicial en el yacimiento se va incrementando conforme la producción,y debería comportarse de forma constante

c) Solucion:

Obteniendo el factor de compresibilidad a travez del factor de volumen del gas !!

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Simplificando los cálculos y resumiendo resultados:

P(Psia) 3200 2925 2525 2125

Z = 0.052(PBg) 0.8756 0.8670 0.8575 0.8548

Bg(ft /pcs) 0.0052622 0.0057004 0.0065311 0.0077360

P/Z 3654.6 3373.7 2944.6 2485.9

GP(MMpcs) 0 79 221 452

85



El volumen total de la capa de gas del campo de petróleo St.John es de 17000 ac-ft cuando la presión del yacimiento ha disminuido a 634 psi. El análisis de nucleos muestra una porosidad promedia de 18% , y una saturación promedia de agua intersticial de 24%.Se desea aumentar la recuperación de petroleo restableciendo la presión de la capa de gas a 1100 psi. Asumiendo que no se disuelve gas adicional en el petróleo en esta operación ¿Cuál será el volumen requerido en PCS? ( 14.7 psia , 520 °R ) Los factores de desviación tanto para el gas del yacimiento como para el gas inyectado son 0.86 a 634 psi y 0.78 a 1100 psi , ambos a 590 ° R

Condicion 1

Condicion 2

P =634 Psia

P =1100 Psia

Solucion:

Al llevar a cabo el proceso de inyección,de manera lógica se entiende que el gas al ser inyectado se hace a alta presion,para que al momento de llegar al yacimiento se expanda llevando a cabo el desplazamiento de los fluidos.Siguiendo de manera conceptual este fenomeno puede interpretarse como el principio de balance de materia: Produccion = Expansion Si se desea saber cuanto gas debe ser inyectado en base al balance de materia podemos hacerlo a travez de la produccion de gas (Gp).

87



Un pozo se perfora en una capa de gas con el fin de usarlo en operaciones de reciclo, pero resulta en un bloque aislado de la falla . Despues de inyectar 50 MMPCS (14.7 y 520°R) ,la presión aumenta de 2500 a 3500 Psia .Los factores de desviación del gas son: 0.90 a 3500 psia y 0.80 a 2500 psia ,la temperatura de fondo es 620 °R ¿Cuál es el volumen de gas en pues cúbicos almacenados en el bloque de la falla?

Condicion 1

Condicion 2

P =2500 Psia

P =3500 Psia

Solucion:

Al llevar a cabo el proceso de inyección,de manera lógica se entiende que el gas al ser inyectado se hace a alta presion,para que al momento de llegar al yacimiento se expanda llevando a cabo el desplazamiento de los fluidos.Siguiendo de manera conceptual este fenomeno puede interpretarse como el principio de balance de materia. Produccion = Expansion Para los calculo de los factores de volumen ,es de observarse que van en relacion a la disminución de la presion Por tanto !! ! !!" .Tambien tomese en cuenta que a menor presion mayor Bg y en consecuencia a mayor presion menor Bg

Calculando el factor de volumen del gas inicial.

89



Un yacimiento de gas bajo un empuje hidrostático parcial produce 12 MMMPCS (14.7, 520°R) cuando la presión promedia del yacimiento cae de 2200 a 3000 psia .En base al volumen del área invadida se estima que durante el mismo intervalo 5.2 MM bl de agua entran al yacimiento.Si el factor de desviación de l gas es 0.88 a 3000 psia y 0.78 a 2200 psia a la temperatura de fondo de 630°R ¿cuál es el volumen incial de gas en el yacimiento medido a 14,7 psia y 520°R. Solucion:

Resumiendo datos a fin de simplicar los cálculos:

Presion (psia) 3000 2200

Gp (MMMPCS) 0 12

Z@ 630 °R 0.88 0.78

We = 5.20 MM bl = 29.17 MMPC

Calculando los factores de volumen del gas:

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Suponiendo que no hay produccion de agua:

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Un yacimiento de gas tiene las siguientes características(Ahmed & Tarek): A=3000 acres h=30 ft !=0.15 Swi=0.20 P(psia) 2600 1000 400

Z@ 610 °R 0.82 0.88 0.92

Calcule la producción cumulativa de gas y el factor de recobro a 1000 y 400 psi Solucion:

P(Psia) 2600 1000 400

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Z@ 610 °R 0.82 0.88 0.92

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P/Z 3170.7 1136.3 434.7

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Las siguientes presiones y datos cumulativos de producción están disponibles para un yacimiento de gas natural(Ahmed & Tarek): Presion(psia)

Factor de desviación del gas

2080 1885 1620 1205 888 645

0.759 0.767 0.787 0.828 0.866 0.900

Produccion cumulativa(MMPCS) 0 6.873 14.002 23.687 31.009 36.207

a) Estimar el gas inicial en sitio Tomando como puntos los datos inicial y final

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b) Estimar las reservas recuperables a una presión de abandono de 500 psia asuma Za=1

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c) Cual es el factor de recuperación a una presión de abandono de 500 psia !"

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99



(Principios de mecánica de yacimientos) Determinar el volumen acumulado de agua que entro a un yacimiento de gas seco con empuje hidráulico al 1ro de nero de 1975 ,fecha en que la presión media del yacimiento era de 2925 psia. El yacimiento se comenzó a explotar el 1ro de enero de 1972 con diez pozos y una producción diaria 5 3 de gas por pozo de 10 m /dia @ c.s. La presión inicial fue de 3920 psia La razón Wp/Wp a la fecha -5 indicada fue de 2 (10 ) .

P (psia) 3290 2925

Gp(MMPCS) 0

Bg( m / m ) 0.005262 0.005700

Wp(bls) 0 15200

Bw 1.0

A = 20 Km2 h = 30 m ! = 0.1 Swi=0.3 Sgr=0.35 !

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100



Calcular la intrusión de agua y saturación residual de gas en un yacimiento de gas con empuje hidrostático. P (psia) 3200 2925

Gp(MMPCS) 0 935.4

Bg (PCS/ PCY ) 0.00562 0.005700

Wp(bls) 0 15200

Bw 1.03

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101



(Ahmed & Tarek): Un campo de gas con una unidad de agua activo mostraron una caída de la presión 3000 a 2000 psia en un período de 10-meses. De la siguiente producción de datos, de acuerdo con la historia pasada y calcular el hidrocarburo original,de gas en el yacimiento. Asuma que z = 0.8 en el intervalo de presiones del yacimiento y T = 140 ° F. Tiempo( meses) 0 2.5 5.0 7.5 10.0

Presion(psia) 3000 2750 2500 2250 2000

Gp(MMPCS) 0 97.6 218.9 355.4 500

Si Z = 0.8 en el rango de presiones del yacimiento Z= constante ! !

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(Ahmed & Tarek):

102


P(Psia) 1798 1680 1540 1428 1335 600


Z@ 624°R 0.8689 0.8707 0.8764 0.8899 0.8914 0.9440

Gp(MMMPCN) 0 0.96 2.12 3.21 3.92

P/Z 2069.3 1929.5 1757.2 1604.7 1497.6 635.6

Caracteristicas: ! g =0.607 h = 54 ft A =1060 acres !=0.13 Swi = 0.52 Paba = 600 Psi Zaba = 0.944 Determinar : a) GOES por método volumétrico y el de declinación de presión. metodo volumetrico ! !!"#$

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b) Factor de recobro a una presión de abandono de 600 Psia

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c) Extension areal del yacimiento por método volumétrico y declinación de presion.

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Un yacimiento de gas seco tiene la siguiente historia de produccion:

Tiempo 07.01.65 07.01.66

P(Psia) 3461

Gp(MMMPCN) 0 1800

Z@ 560°R 0.796

108


09.01.67 10.01.68 11.01.69 Tsc =385 °R


3370 3209 3029

3900 5850 9450

0.790 0.778 0.765

Psc = 667.5 Psia

Calculese: a) La presion inicial del yacimiento. b) El volumen original de gas. c) La presion promedio del yacimiento en 11.01.74(después de 5años) sabiendo que la produccion diaria de 20 MMpcs se mantuvo después del 11.01.69 .

La presion inicial del yacimiento

P(Psia) 3461 3029

GP(MMMpcs) 1800 9450

Z@ 600 °R 0.796 0.765

P/Z 4347.9 3959.4

109


3545 3388 3192 2997 2738

75 88 120 145 192


C3H8 i-C4H10 i-C5H12

3% 2% 2%

4' 56789: Compuesto CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 i-C5H12 Total

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0.9214 0.9143 0.9062 0.8991 0.8913

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112

Cap 5 11-abril

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