Comportamiento reológico de muestras de condensados

El estudio aborda el comportamiento reológico de muestras de condensados y sus mezclas a condiciones de presión atmosférica y temperatura.

En el presente trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental del comportamiento de la densidad y reología de muestras de aceite ligero y condensado de campos de la región sureste de México; y de la implementación de tres regresiones estadísticas basadas en los datos experimentales de densidad, °API, viscosidad y esfuerzo de corte, para dos conjuntos de datos: fluidos no centrifugados y centrifugados. El estudio fue elaborado a condiciones de presión atmosférica, temperatura y velocidad de corte.

Se estudiaron 10 muestras de aceite ligero y condensado provenientes de 10 pozos de 5 campos. Adicionalmente, se realizaron mezclas entre fluidos para obtener un total de 20 fluidos adicionales (mezclas). Se realizó la centrifugación de un volumen determinado de los 30 fluidos para obtener dos conjuntos de datos: fluidos sin centrifugación y con centrifugación.

Los resultados experimentales para la densidad presentan valores desde 0.74 hasta 0.86[g/cm3]. Para los °API desde 35.3 hasta 46.7[°API]. Para la viscosidad desde 0.5 hasta 6[cP]. Finalmente, para esfuerzo de corte desde 0.004 hasta 3.8[Pa].

Se propuso una regresión lineal multivariable para estimar la densidad en función de la temperatura y los °API. Adicionalmente, se propusieron dos regresiones no lineales multivariable para estimar la viscosidad. Y el esfuerzo de corte en función de la velocidad de corte, la temperatura y la densidad. Para las regresiones de reología las R2 y los errores relativos promedio fueron de 0.94 y 10.4%, respectivamente, y para la de densidad de 0.94 y 0.17%

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La producción de aceite ligero y condensados en México ha incrementado notoriamente debido al desarrollo de nuevos campos en los últimos años. De acuerdo con datos del Centro Nacional de Información de Hidrocarburos (CNIH, 2022) de la Comisión Nacional de Hidrocarburos (CNH) en 2018 se reportó una producción de 21 MBPD con tendencia de incremento hasta 2022 con 203 MBPD. Dicho incremento destaca la importancia de continuar con las investigaciones de este tipo de fluidos para implementar el adecuado desarrollo. Y manejo de la producción y aseguramiento de flujo de campos que contienen estos fluidos con alto valor económico en el mercado.

Actualmente, no existen estudios publicados sobre la investigación y desarrollo de regresiones (o “correlaciones”) de las propiedades reológicas de aceites ligeros y condensados basados en las propiedades de velocidad de corte, temperatura y densidad.

Adicionalmente, los objetivos del trabajo son la obtención experimental de propiedades de aceites ligeros y condensados. Así como la elaboración de modelos y regresiones para estimar las propiedades reológicas y de densidad de estos fluidos en una primera etapa de investigación.

Conclusiones

De manera general se concluye que:

1. El desarrollo experimental permitió estudiar sistemas de aceites ligeros y condensados producidos en México. Los cuales tienen suma importancia en los últimos años por la tendencia creciente de producción de este tipo de fluidos y por el valor económico que representan.

2. Se desarrolló un trabajo de investigación (experimental y analítico) que aporta a la escasa literatura que hay sobre regresiones o correlaciones de reología de aceites ligeros y condensados.

Respecto al trabajo experimental se concluye que:

1. Se realizó la caracterización de la densidad, °API, viscosidad y esfuerzo de corte de muestras de aceites ligeros y condensados.

2. Se generaron bases de datos individuales y conjuntas de propiedades de los fluidos

3. Se describió la distribución de los datos experimentales de °API, los cuales van desde los 35.3 hasta los 46.7 [°API]. Donde el 42% de los datos se encuentra en el intervalo de 36 hasta 38 [°API] y el 33% entre 38.1 y 40 [°API].

4. Se describió la distribución de los datos experimentales de densidad (a25°C), donde el 51% de los datos se encuentra entre 0.82 y 0.83 [g/cm3] y el 25% entre 0.831 y 0.84 [g/cm3].

5. Se identificó que el comportamiento global de la densidad de los fluidos es lineal

6. Se identificó que existe una gran variedad de comportamientos reológicos (newtonianos, no newtonianos y combinaciones) en los distintos fluidos estudiados.

7. Se analizó la sección correspondiente al comportamiento newtoniano global de los datos de viscosidad y esfuerzo de corte. Van desde los 0.5 [cP] hasta los 6 [cP] y desde los 0.004 [Pa] hasta los 3.8 [Pa], respectivamente.

8. Se identificó que el comportamiento global de la sección newtoniana de los fluidos puede describirse con un modelo potencial.

9. Se propusieron tres modelos de regresión, el primero fue lineal multivariable para estimar la densidad, y el segundo y tercero fueron potenciales para estimar la viscosidad y el esfuerzo de corte.

10. El modelo de regresión lineal para la densidad se estableció como función de la temperatura y de los grados °API.

11. Los modelos de regresión potenciales para la viscosidad y el esfuerzo de corte se establecieron en función de la velocidad de corte, la temperatura y la densidad.

12. Los modelos de regresión de reología se aplicaron tanto a fluidos sin centrifugación y con centrifugación.

En cuanto a los resultados de las regresiones se concluye que:

1.- La regresión lineal propuesta para la densidad presentó valoraciones estadísticas muy positivas: R2 de 0.94. Error relativo promedio de 0.17% y desviación promedio de 0.001 [g/cm3].

2. El rango de aplicabilidad de la regresión de densida desde:
   1. Temperatura de (0 – 90) [°C], y
   2. °API de (35.3 – 44.8).
3. Las regresiones potenciales de viscosidad presentaron valoraciones estadísticas

positivas: R2 promedio de 0.90, error relativo promedio de 10.50% y desviación promedio de 0.275 [cP]. Sin embargo, subestiman valores de viscosidad por arriba de 4 [cP].

4. Las regresiones potenciales de esfuerzo de corte presentaron valoraciones estadísticas positivas: R2 promedio de 0.98. Error relativo promedio de 10.35% y desviación promedio de 0.04 [Pa].

5. Elrangodeaplicabilidaddelasregresionesdereologíaesde:
   1. Velocidad de corte de (10 – 631) [1/s];
   2. Temperatura de (25, 50 y 80) [°C], y

• Densidad de (0.75 a 0.84) [g/cm3].

Los Ingenieros Misael Edgar Zepeda Díaz y Edgar Ramírez Jaramillo presentaron el trabajo en la reciente edición del Congreso Mexicano del Petróleo (CMP).