ASIGNATURA: TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS

ESPECIALIDAD EN PRODUCTIVIDAD DE POZOS

PROF: ING SALVADOR GERARDO VELASCO LPEZ

OBJETIVO El alumno emplear los conceptos bsicos de

transporte de hidrocarburos, conjuntamente con otros elementos, para resolver problemas fsicos utilizados en las reas del petrleo.

PROGRAMA1. Sistema Integral de Produccin

a) Flujo en el yacimiento

b) Flujo en el Pozo

c) Flujo a travs de tuberas verticales, inclinadas y horizontales

d) Criterios de las correlaciones desarrolladas

e) Flujo en estranguladores

f) Flujo en lneas de descarga

2. Flujo Multifsico

a) Tipos de flujo

b) Flujo Monofsico

c) Flujo bifsico

d) Flujo multifsico

PROGRAMA

3. Eficiencia del flujo

a) Optimizacin de un sistema de flujo

b) Relacin entre la cada de presin produccin

de lquidos

c) Curvas IPR

d) Flujo en el yacimiento

e) IP en yacimientos saturados

f) IPR en yacimientos saturados

g) Curvas Vogel

h) IPR futuras

i) IPR generalizadas

4. Anlisis nodal

a)Anlisis cualitativo del sistema

b)Comportamiento de flujo por la tubera de

produccin

c)Efecto del dimetro de la tubera

d)Efecto del dimetro del estrangulador

e)Propiedades de los fluidos

f)Optimizacin de la produccin

g)Pruebas de contrapresin

h)Pruebas iscronas

i)Curvas IPR

INTRODUCCIN Una de las caractersticas que debe conocerse en un yacimiento, es su

habilidad para permitir el flujo de fluidos a travs de l. La cuantificacin de esta caracterstica es importante para estudios relativos a la explotacin de un yacimiento. Esta propiedad del medio poroso recibe el nombre de "permeabilidad".'

La expresin que nos permite cuantificar la permeabilidad" es conocida como la ley de Darcy.

1. SISTEMA INTEGRAL DE PRODUCCIN

Flujo en el yacimiento

La ley de Darcy enuncia que "la velocidad de un fluido homogneo en un medio poroso es proporcional al gradiente de presin e inversamente proporcional a la viscosidad del fluido"

donde: v = Velocidad aparente (cm/seg.) = Viscosidad del fluido (centipoises) dp/ds = Gradiente de presin (Atm./cm) K = Permeabilidad (Darcy)

(1.1)

LEY DE DARCY Originalmente la ley Darcy era aplicada para agua

movindose en un medio poroso, sin embargo los investigadores han encontrado un mayor numero de aplicaciones:

La ley Darcy puede ser extendida a fluidos diferentes al agua

La constante de proporcionalidad es actualmente la relacion k/

La Ley Darcy es independiente del campo gravitacional de la tierra

FLUJO LINEAL DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

Las siguientes condiciones son necesarias para el desarrollo de ecuaciones bsicas que describan el flujo lineal de fluidos no compresibles a travs de un medio poroso.

Condicin existente de flujo continuo y laminar

Rocas porosas saturadas 100% con fluido fluyente

Viscosidad constante

Condiciones isotrmicas

La roca debe ser homognea e isotrpica

Porosidad y permeabilidad constante independientemente del gradiente de presin

Bajo las condiciones anteriores:

La velocidad aparente es igual al gasto por unidad de rea:

Combinando (1.1) y (1.2)

(1.2)

(1.3)

(1.2a)

Separando variables e integrando en los limites de 0 a L, y del gradiente de presin, la expresin del flujo volumtrico es:

Para el sistema ingls:

(1.4)

(1.5)

Ejercicio Un una muestra cilndrica de ncleo se

someti a una prueba de flujo lineal de laboratorio bajo una presin diferencial de 3.4 atm usando un fluido de viscosidad 2.5 cp. El dimetro del ncleo es 4cm. Un flujo de 0.33cc/seg fue obtenido. Calcular la permeabilidad de la muestra del ncleo.

Calcular las unidades en sistema ingls

Ejercicio Qu ecuacin usar para determinar la presin

en algn otro punto a lo largo del ncleo de la muestra?

FLUJO LINEAL DE GAS Considerar el mismo sistema lineal excepto que ahora

el fluido en movimiento sea gas.

Ya que el gas se expande cuando el gradiente de presin cambia, se dice que el flujo no es constante aunque est en funcin de la presin.

Bajo las condiciones anteriores:

Se asume como vlida la ley Boyle (factor de desviacin z=1) y un flujo msico constante:

pq= constante

Donde p es la presin y q la velocidad del flujo, combinando con ley Darcy tenemos:

(1.6)

(1.7)

Separando variables e integrando entre el gradiente de presin

(1.8)

(1.9)

Si combinamos las expresiones (1.6) y (1.9) podemos obtener la velocidad del flujo medio:

Si asumimos que la velocidad media es igual a (p1+p2)/2, reducimos la ecuacion (1.10) a:

(1.10)

(1.11)

La ecuacin (1.11) nos demuestra que la ley del flujo lineal es la misma para el gas que para lquidos ya que el flujo est en funcin de la presin. Para incluir los efectos del factor z de las condiciones estndar de presin y temperatura, tenemos:

Combinando la ecuacin (1.11) y (1.12) y resolviendo para qsc :

Donde qsc esta en cc/seg

(1.12)

(1.13)

Sabemos que , por lo tanto, la ecuacin (1.13) se convierte en:

Convirtiendo a unidades Darcy en el campo prctico y asumiendo @ y tenemos:

(1.15)

(1.14)

Si el flujo medio esta expresado en terminos de ft3/D, presin y temperatura y otras variables expresadas en unidades petroleras, la ecuacin (1.15) se convierte en:

La siguiente ecuacin es de ayuda para determinar el flujo de salida q2 @ p2:

Para expresar la ecuacin en trminos petroleros (ft3/D):

(1.17)

(1.16)

(1.18)

Ejercicio Una tubera horizontal de 2 in de dimetro

interno y 12 in de longitud se llena con una arenisca cuya porosidad es del 24%. La arena contiene una saturacin de agua del 28% y una permeabilidad de 245mD. La viscosidad del gas es de 0.015 cP.

Cual es la velocidad actual del gas (cm/s) bajo 100 psi de presin diferencial?

Cul es el flujo medio del gas en ft3/D y cc/s?

PROPIEDADES DEL FLUJO DEL YACIMIENTO (Trabajo por equipos) Ley de Darcy y Poiseuille

Flujo a travs de fracturas y canales

Flujo en sistemas radiales

Flujo continuo

Flujo semicontinuo

Flujo esfrico