Avances del M ódulo PVT

1

Humberto Hinojosa Gómez

Enrique Bazúa Rueda

Avances del Módulo PVT

Facultad de Química Universidad Nacional Autónoma de México

2

Objetivos Establecer una metodología para la caracterización termodinámica

de sistemas aceite-gas. Partir de los datos de los reportes (Experimentos PVT) Utilizar la ecuación de estado de Peng-Robinson

Desarrollar un módulo computacional que determine las propiedades termodinámicas PVT de sistemas aceite-gas

Desarrollar una rutina flash 2 fases eficiente para su incorporación al motor numérico del simulador WAG

“PVT and Phase Behaviour of Petroleum Reservoir Fluids”, Ali Danesh “Phase Behaviour”, C.H. Whitson y M.R. Brule

3

Ingredientes para el módulo PVTReporte PVTEcuación de estado de Peng – Robinson

Rutinas que comprenden al módulo PVT

Ajuste de parámetros de la ecuación de estado

Conclusiones

Contenido

4




Conclusiones

Contenido

5

Análisis composicional del fluido total

Presión de saturación (burbuja) del fluido a la temperatura del yacimiento. En algunos casos se incluyen presiones de saturación a otras temperaturas entre la del yacimiento y la ambiente.

Información del experimento CCE que consiste del volumen del sistema relativo al de condiciones de saturación, para diferentes presiones a la temperatura del yacimiento.

Información del experimento DLE que consiste de la relación gas/aceite (GOR), factor de formación de volumen (FVF) y densidad del líquido remanente a diferentes presiones.

Información que contiene un reporte PVT

8

Crudo B: 8°API

0

50

100

150

200

250

300

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Temperatura (K)

Pre

sió

n (

bar

)

Puntos de burbuja

Puntos de rocíoCondiciones de yacimiento

Punto de saturación

Expansiones del fluido

Experimentos PVT (CCE y DLE) para un sistema aceite-gas

9

Presión de saturación a la temperatura del yacimiento

Densidad del fluido (una fase) a las condiciones de yacimiento La relación gas/aceite (GOR), que es el volumen de gas que contiene el aceite por unidad de volumen de líquido residual.

El factor de formación de volumen (FVF), que es el volumen de aceite a las condiciones del yacimiento que se necesita para producir una unidad de volumen de aceite residual a condiciones estándar de 60°F.

La densidad del aceite remanente, ρo, una vez que ha estabilizado el crudo.

Propiedades características de los sistemas aceite-gas obtenidas de los experimentos PVT

10




Comparación con datos experimentales PVT

Conclusiones

Contenido

11

Ecuación de estado de Peng-Robinson

22 2 bbvv

a

bv

RTp

i

nc

iibxb

1

ijj

nc

ii

nc

j

axxa

1 1

ijjiij kaaa 1

ijji kk 0iik i

i

i

i Pc

RTca

245724.0

i

i

i Pc

RTcb

077796.0

2

1exp ii EDCrri TBTA

A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

cvvEE

i

nc

iicxc

1

1000

ToTmSobc

iiii

Traslado de volumen

Componentes puros

A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467 A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467 A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

Mezcla

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam

TermodinámicaPropiedades termodinámicas

Equilibrio de fases

12

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL MODELADO TERMODINÁMICODIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL MODELADO TERMODINÁMICOMÓDULO PVT MÓDULO PVT

Información del Sistema Aceite-Gas

BLOQUE 1Componentes definidos

C1-C6, CO2, H2S, N2

SCN y fracción pesada CN+

BLOQUE 2Experimentos PVT

CARACTERIZACIÓN DE SCN Y FRACCIÓN

PESADA

• Pseudocomponentes: xi, Tci, Pci, i

COMPOSICIÓN GLOBAL DEL SISTEMA ACEITE-

GASxi, Tci, Pci, wi

PROGRAMAS BASADOS EN

ECUACIONES DE ESTADO PARA

REPRODUCIR LOS EXPERIMENTOS PVT

MÓDULO DE AJUSTE DE LA ECUACIÓN DE ESTADO

Para reproducir los datos experimentales PVT:

• Ajuste de kij a la presión de saturación• Ajuste del traslado a la densidad del liquido

MÓDULO DE CÁLCULOS PVT

Flash P,TFlash P, V/FPuntos de rocíoPuntos de burbujaEnvolvente de fases P-T

Método de Whitson

Ecuación de estado de

Peng-Robinson

Desarrollo para experimentos

PVT:CCE, DLE

BANCO DE DATOSDE COMPONENTES

DEFINIDOS

13




Conclusiones

Contenido

14

•Caracterización de la fracción pesada

•Solución de la ecuación de estado cúbica•Cálculo de propiedades•Puntos de burbuja•Puntos de rocío•Flash de 2 fases a T y P (Equilibrio L – V)•Envolvente de fases P – T •Experimentos CCE y DLE•Ajuste de parámetros

Rutinas que comprenden el módulo PVT

15


Solución de la cúbica

Cálculo de propiedades

Puntos de burbuja

Puntos de rocío Problemas Flash

Experimentos CCE y DLE

Ajuste de parámetros

Interfaz en Excel

Envolvente de fases P – T

Caracterización fracción pesada

Solver de Excel

16




Puntos de burbuja




Interfase con el usuario



Rutina IMSL

17




Puntos de burbuja




Interfase con el usuario



Rutina IMSL

18




Conclusiones

Contenido

19

La presión de saturación se ajusta con el parámetro de interacción binario kij de las parejas metano-pseudo-componentes. Este procedimiento se aplica para todas las temperaturas para las que se tienen datos de presiones de saturación.

La densidad del fluido de yacimiento a la temperatura del yacimiento y a la presión de saturación se ajusta con la pendiente mi del traslado de los componentes ligeros.

Una vez realizado el ajuste de los puntos anteriores se procede a simular los experimentos CCE y DLE de los fluidos probados en este trabajo y se comparan con los valores experimentales del reporte PVT.

Estrategia de ajuste de la ecuación de estado

20


22 2 bbvv

a

bv

RTp

i

nc

iibxb

1

ijj

nc

ii

nc

j

axxa

1 1

ijjiij kaaa 1

ijji kk 0iik i

i

i

i Pc

RTca

245724.0

i

i

i Pc

RTcb

077796.0

2

1exp ii EDCrri TBTA

A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

cvvEE

i

nc

iicxc

1

1000

ToTmSobc

iiii

Traslado de volumen

Componentes puros


A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

Mezcla

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam


Equilibrio de fases

21


22 2 bbvv

a

bv

RTp

i

nc

iibxb

1

ijj

nc

ii

nc

j

axxa

1 1

ijjiij kaaa 1

ijji kk 0iik i

i

i

i Pc

RTca

245724.0

i

i

i Pc

RTcb

077796.0

2

1exp ii EDCrri TBTA

A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

cvvEE

i

nc

iicxc

1

1000

ToTmSobc

iiii

Traslado de volumen

Componentes puros


A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

Mezcla

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam


Equilibrio de fases

Ajuste de la presión de saturación

22

Envolvente de fases P - T

CRUDO: A

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

T (K)

P (

ba

r)

PRSV

EXP

x PR - Gasem

23

Envolvente de fases P – T ajustada con kij

CRUDO: A

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

T (K)

P (

ba

r)

PRSV

EXP

PR - Gasem

24

Crudo Dkij = 0.1211-0.5042 (T/1000)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

100 200 300 400 500 600 700 800 900

Temperatura (K)

Pre

sió

n (

ba

r)

Burbuja

Rocío

exp

Envolvente de fase para el crudo D.Las líneas son calculadas con la ecuación de estado y la correlación.

25


22 2 bbvv

a

bv

RTp

i

nc

iibxb

1

ijj

nc

ii

nc

j

axxa

1 1

ijjiij kaaa 1

ijji kk 0iik i

i

i

i Pc

RTca

245724.0

i

i

i Pc

RTcb

077796.0

2

1exp ii EDCrri TBTA

A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

cvvEE

i

nc

iicxc

1

1000

ToTmSobc

iiii

Traslado de volumen

Componentes puros


A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

Mezcla

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam


Equilibrio de fases

26


22 2 bbvv

a

bv

RTp

i

nc

iibxb

1

ijj

nc

ii

nc

j

axxa

1 1

ijjiij kaaa 1

ijji kk 0iik i

i

i

i Pc

RTca

245724.0

i

i

i Pc

RTcb

077796.0

2

1exp ii EDCrri TBTA

A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

cvvEE

i

nc

iicxc

1

1000

ToTmSobc

iiii

Traslado de volumen

Componentes puros


A = 2; B = 0.836; C = 0.134; D = 0.508; E = -0.0467

Mezcla

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam

2

111

2

00027.0

iiifiiiMcMbaCMcMbam


Equilibrio de fases

Ajuste de la presión de densidad de líquido

27

(CRUDO: POHP I)Experimento DLE: Crudo A

0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0 20 40 60 80 100 120 140 160

P (bar)

den

sid

ad d

el l

íqu

ido

(g

/cm

3)

EXP

PR-Gasem

28


0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0 20 40 60 80 100 120 140 160

P (bar)

den

sid

ad d

el l

íqu

ido

(g

/cm

3)

EXP

PR-Gasem

PR-Gasem Traslado

29


0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0 20 40 60 80 100 120 140 160

P (bar)

den

sid

ad d

el l

íqu

ido

(g

/cm

3)

EXP

PR-Gasem

PR-Gasem traslado

PR-Gasem M ajustada

30

KU 415 (SLB): Exp DLE

0.85

0.86

0.87

0.88

0.89

0.90

0.91

0.92

0.93

0 50 100 150 200

presión, bar

den

sid

ad

del l

íqu

ido

, g/c

m3 .

DATO EXP

Calc EOS

Densidad del aceite en el experimento DLE

31

KU 407 (SLB) Exp DLE

0.84

0.85

0.86

0.87

0.88

0.89

0.90

0.91

0.92

0.93

0 50 100 150 200

presión, bar

den

sid

ad d

el L

íqu

ido

, g/c

m3

DATO EXP

Calc EOS

1.00

1.05

1.10

1.15

1.20

1.25

1.30

0 200 400 600 800 1000Presión (bar)

FV

Ace

ite,

V/V

Calc EOS

Dato Exp

32

•Flash de 3 fases a T y P (Equilibrio L – L – V)

•Pruebas de miscibilidad a multiple contacto (determinación de la presión mínima de miscibilidad)

Rutinas que podrían adicionarse al módulo PVT

33

Gas Aceite

A cada volumen de gas inyectado le

corresponde un volumen de aceite desplazado

Desplazamiento miscible

34

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

P [bar]

% R

ecu

per

acio

n

35

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

P [bar]

% R

ecu

per

acio

n

36




Conclusiones

Contenido

37

Muchas gracias por su atención

Avances del M ódulo PVT

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