Durante segregación gravitacional de fracciones Cn+ en yacimientos de hidrocarburos se presenta una integración de las ecuaciones composicionales de equilibrio gravitacional en condiciones de peso molecular variable para las fracciones pesadas. Lo que provee un nuevo método para predecir las condiciones de segregación extrema de fracciones Cn+ sin aproximaciones empíricas.
La integración se realiza usando el método de momentos de la Termodinámica Continua y una ecuación de estado cúbica. Se ilustra prediciendo la segregación de un aceite pesado del Mar del Norte y un yacimiento mexicano de la Región Marina.
Igualmente, se presenta una descripción de la teoría y método propuesto. Se describe el algoritmo numérico de solución, los sistemas de estudio, y los resultados obtenidos, en comparación con los datos a nivel de campo.
La concordancia y capacidad predictiva del método propuesto permiten recomendar su aplicación en estudios de evaluación de formaciones y geodinámica de yacimientos con muy buena confianza.
En tanto, las mediciones a nivel de campo han confirmado una variación considerable de la composición y propiedades de fase. Con la profundidad de un número de yacimientos de aceite y gas alrededor del mundo
La presión de burbuja puede variar con la profundidad en un orden de 0.07 a 0.11 MPa/m. Mientras que la gravedad API puede disminuir hasta un 50% cuando la profundidad aumenta unos 100m en un yacimiento de aceite. Estos cambios en la composición con la profundidad se conocen en el argot de la Evaluación de Formaciones e Ingeniería de Yacimientos como gradiente composicional (GC).
Metodología: El concepto de equilibrio gravitacional para la segregación vertical en yacimientos de hidrocarburos supone que, en una columna hidrostática e isotérmica de hidrocarburos, el
potencial químico de la especie “i” en el sistema “𝜇𝑖 es función de la profundidad h de acuerdo a la siguiente ecuación diferencial.
Conclusiones:
El uso de la termodinámica continua permite el cálculo del gradiente composicional de un fluido de yacimiento de forma más precisa. Ya que el método de momentos no tiene error en el balance de materia cuando se aplica en un estado monofásico.
La función de distribución gama, empleada en la solución no lineal del sistema de ecuaciones, representa de forma adecuada la distribución del peso molecular de las fracciones pesadas para cada uno de los casos estudiados.
Adicionalmente, la termodinámica continua provee un método para calcular la fase de equilibrio para estas mezclas donde un análisis químico completo no resulta viable. Si bien la termodinámica continua está solo en un límite lógico del conocido método de pseudocomponentes, es más eficiente que ese método porque es menos arbitrario y a menudo requiere menos tiempo computacional.
Finalmente, los resultados obtenidos muestran una buena concordancia entre los datos calculados con la metodología planteada versus los datos reportados en la literatura.
Los Ingenieros Carlos Lira-Galeana, Ana Cristina Ramírez-Gallardo e Isidoro García Cruz presentaron el trabajo en la reciente edición del Congreso Mexicano del Petróleo (CMP).
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