Capitulo 7 Propiedades de los Gases Seco

La clave para el análisis de las propiedades de un gas húmedo es que las propiedades de la superficie de gas no son las mismas que las propiedades del gas del recipiente .Líquido se condensa desde el depósito de gas cuando se mueve desde las condiciones del yacimiento a condiciones de la superficie . Así, la composición del gas de la superficie es bastante diferente de la composición del gas del recipiente , que tiene considerablemente menos de los componentes intermedios y pesados .Gases húmedos suelen estar separados en sistemas de separación de dos etapas , como la figura 13-1. En la superficie , la corriente y se separa en líquido stock -tank ( condensado ) , gas separador y gas stock - tanque. Los tres de estos fluidos deben ser incluidos en el cálculo de recombinación .Si se utiliza un sistema separador de tres fases , todos los tres gases deben ser incluidos en el cálculo de recombinación .La recombinación de superficie fluidos composiciones conocidasEl líquido y los gases de superficie deben ser recombinadas con el fin de determinar las propiedades del gas en el depósito . Esta recombinación se realiza mediante cálculo si se conocen las composiciones de los líquidos de superficie .

Superficie Composición-conocido

La composición del gas de depósito se puede calcular teniendo en cuenta las composiciones de la líquido stock-tanque, el gas separador, y el gas de ventilación de tanque. Las relaciones de gas-oil que producen deben ser conocidas también. El cálculo simula la recombinación de laboratorio del líquido y los gases en cantidades indicadas por las relaciones de gas-aceite.

Una vez que la composición del gas del recipiente ha sido calculado, sus propiedades físicas se pueden calcular como para un gas seco.

El primer paso es la conversión de las relaciones gas-petróleo en scf / STB de libras libras topo topo líquido / gas de tanque. Para lograr esto, la densidad y peso molecular aparente del líquido stock-tanque debe ser calculado. Cálculos de densidad de líquidos se discuten en el Capítulo 11. Peso molecular aparente de un líquido se calcula a partir de la composición exactamente como para un gas, la Ecuación 3-35.

Estas relaciones de gas-petróleo en términos de moles libra se utilizan para combinar las composiciones de gas separador de gas stock-tanque, y el aceite de tanque en las proporciones adecuadas. Un ejemplo mejor ilustrar el procedimiento.

Ejemplo 7-1: Un gas húmedo produce a través de un separador a 300 psia y 73 ° F a un tanque de almacenamiento a 76 ° F. El separador produce 69.551 scf / STB y el tanque de almacenamiento

respiraderos 366 scf / STB. La gravedad líquido stock-tanque es 55,9 ° API. Las composiciones se dan a continuación. Calcular la composición del gas de depósito.

Component

Composition, separator gas, mole fraction

Composition, stock-tank gas, mole fraction

Composition, stock-tank liquid, mole

fraction

Ci 0.8372 0.3190 0.0018C2 0.0960 0.1949 0.0063C3 0.0455 0.2532 0.0295

i-C4 0.0060 ^ 0.0548 0.0177n-C4 0.0087 0.0909 0.0403i-C5 0.0028 0.0362 0.0417n-C5 0.0022 0.0303 0.0435

^6 0.0014 0.0191 0.0999C7+ 0.0002 0.0016 0.7193

1.0000 1.0000 1.0000

Properties of heptanes plus of the stock-tank liquid

Specific gravity 0.794Molecular weight 113 lb/lb mole

solución

En primer lugar, calcular el peso molecular aparente y la densidad del líquido stock-tanque.

MSTO = 100,9 libras / libra mol, Ecuación 3-35

PSTO = 47,11 libras / pies cúbicos, de 55,9 ° API, Ecuaciones 8-2, 8-1

En segundo lugar, convertir relaciones gas-oil a topo líquido stock-tanque de gasolina / lb mol libra.

Tabla para el Ejemplo 7-1

Component Composition, Composition,

Composition, Composition,

separator gas, stock-tank gas, stock-tank oil

recombined gas,mole fraction mole fraction mole fraction mole fraction

lb mole j SP gas

lb mole j SP gas

lb mole j ST gas

lb mole j ST gas

lb mole j STO

lb molej res gas

lb mole j res gas

lb mole SP gas lb mole STOlb mole ST gas lb mole STO lb mol STO lb mole STO

lb mole res gas

69.69 yspysp 69.69 ysp Yst 0.3667 yST XST +

0.3667ysT+XstYres

Ci 0.8372 58.344 0.3190 0.117 0.0018 58.463 0.8228c2 0.0960 6.690 0.1949 0.072 0.0063 6.768 0.0952C3 0.0455 3.171 0.2532 0.093 0.0295 3.294 0.0464

i- C4 0.0060 0.418 0.0548 0.020 0.0177 0.456 0.0064n-C4 0.0087 0.606 0.0909 0.033 0.0403 0.679 0.0096i- C5 0.0028 0.195 0.0362 0.013 0.0417 0.250 0.0035n-C5 0.0022 0.153 0.0303 0.011 0.0435 0.208 0.0029

c6 0.0014 0.098 0.0191 0.007 0.0999 0.205 0.0029C7+

0.0002 0.014 0.0016 0.001 0.7193 0.734 0.0103

1.0000 69.690 1.0000 0.367 1.0000 71.057 1.0000

En tercer lugar, el cálculo de la fracción molar del gas del recipiente recombinado. Consulte la Tabla para el ejemplo 7-1.

La composición del gas de depósito tal como se obtuvo en el Ejemplo 7-1 se utiliza en correlaciones previamente dadas para estimar z factores, viscosidades de gas ¬ lazos, y otras propiedades.

Separador composiciones conocidas

A menudo, las muestras de gas y líquido se toman del separador primario. Las composiciones de estos dos fluidos pueden ser recombinados en la manera del Ejemplo 7-1. A veces, la relación gas-aceite separador se da en scf / STB. Si es así, se debe convertir a bbl scf / SP dividiendo por la relación de volumen de líquido separador de volumen de líquido stock-tanque que se da normalmente como una parte de la análisis de la composición.

Ejemplo 7-2: de gas separador y el líquido separador son la muestra de un separador que opera a 300 psia y 73 ° C. La relación gas-aceite que produce del separador en el momento del muestreo fue de 69 551 scf / STB. Los análisis de laboratorio dio las siguientes composiciones. Asimismo, el laboratorio informó de una relación / volumen de existencias del depósito separador de líquido SP 1.216 bbl en condiciones de separación por STB en condiciones estándar.

Component Composition, separator gas, mole fraction

Composition, separator liquid,

mole fraction

Ci 0.8372 0.0869c2 0.0960 0.0569c3 0.0455 0.0896

i-C4 0.0060 0.0276n-C4 0.0087 0.0539i-C5 0.0028 0.0402n-C5 0.0022 0.0400

c6 0.0014 0.0782c7+ 0.0002 0.5267

1.0000 1.0000

Propiedades de heptanos más de líquido separador Peso específico 0.794

peso molecular

Usted puede asumir los heptanos más fracción de gas separador tiene un peso molecular de 103 lb / lb mol.

solución

En primer lugar, el cálculo de la relación gas-aceite separador en términos de líquido separador.

En segundo lugar, calcular el peso molecular aparente y la densidad del líquido separador (en condiciones de separación).

Ma = topo 83,8 libras / lb, Ecuación 3-35

p0 = 43,97 libras / pies cúbicos a 300 psia y 73 ° F, el procedimiento del Capítulo 11 En tercer lugar, convertir la relación gas-aceite mol libra de gas / líquido libras SP topo SP.

En cuarto lugar, el cálculo de la composición del gas de depósito recombinado.

ComponentSeparator gas, mole fraction

lb mole j SP gas lb mole SP gas

Yi

lb mole i SP gas lb mole SP liq

50.99yj

Separator liquid, mole fraction

lb mole j SP liq lb mole SP liq lb mole i in well stream

lb mole SP liqXj+50.99yj

Recombined gas, mole fraction

lb mole j in well stream lb mole well stream

Zj

Ci 0.8372 42.689 0.0869 42.776 0.8228c2 0.0960 4.895 0.0569 4.952 0.0952c3 0.0455 2.320 0.0896 2.410 0.0464

i- C4 0.0060 0.306 0.0276 0.334 0.0064n-C4 0.0087 0.444 0.0539 0.498 0.0096i- C5 0.0028 0.143 0.0402 0.183 0.0035n-C5 0.0022 0.112 0.0400 0.152 0.0029

c6 0.0014 0.071 0.0782 0.149 0.0029c7+ 0.0002 0.010 0.5267 0.537 0.0103

1.0000 50.990 1.0000 51.990 1.0000

La recombinación de superficie Fluidos-Composiciones Desconocido

Si el análisis de composición no está disponible, el ingeniero debe confiar en los datos de producción para estimar el peso específico del gas del yacimiento. Otras propiedades del gas del depósito se estiman utilizando la gravedad específica.

A continuación vamos a ver dos métodos de estimación de la gravedad específica del gas del depósito de datos de producción. En el primer caso, se conocen las propiedades y las cantidades

de todas las corrientes de gas de la superficie. En el segundo caso, sólo se conocen las propiedades del gas desde el separador primario.

La relación gas-aceite que produce es

Para un sistema de separación de tres etapas son las ecuaciones

AND

Luego, sobre la base de un barril de tanque, la masa de los gays embalse en libras es

Una vez más, sobre la base de un barril de tanque, la masa de gas del depósito en moles libras es

El peso molecular del gas del recipiente es mR / NR, y la gravedad específica del gas del recipiente es de peso molecular dividido por 29.

El término 133300 ysto / Msxo en el denominador representa el volumen en pies cúbicos estándar de gas que el líquido stock tanque ocuparía si se vaporiza. Esto a veces se llama el equivalente gaseosa del líquido stock-tanque.

Si no se conoce el peso molecular del líquido stock-tanque, se puede estimar AS

donde YST0 es el peso específico del líquido stock-tanque.

Ejemplo 7-3: Un gas húmedo produce a través de un separador a 300 psia y 73 ° F a un tanque de almacenamiento a 76 ° F. El separador de gas produce 0.679 gravedad específica a 69.551 scf / STB y el tanque de almacenamiento de gas ventila 1.283 gravedad específica a 366 scf / STB. La gravedad líquido stock-tanque es 55,9 ° API. Calcular la gravedad específica del gas voir ¬ reservorio.

solución

En primer lugar, el cálculo de la gravedad específica del gas superficie.

En segundo lugar, calcular el peso molecular del líquido stock-tanque.

En tercer lugar, calcular la gravedad específica del gas del recipiente.

Un método más rápido pero menos preciso de la obtención de la gravedad específica del gas en el depósito se da en la Figura deben añadirse 7-1,3 gas de separador y de gas stock-tanque para

obtener el volumen de gas para el cálculo de la tasa de producción de condensado. Asimismo, el promedio ponderado de separadores y condiciones de tanque pesos específicos debe ser utilizado como la gravedad específica del gas superficie. El recuadro en la Figura 7-1 da una relación entre la gravedad de petróleo en condiciones de tanque y el peso molecular. El gráfico no es tan precisa como la Ecuación 7-8.

La figura. 7-1. Porcentajes de gravedad específica depósito de gas a la gravedad específica de superficie de gas. (Standing, volumétrica y Fase Comportamiento del campo petrolífero Hydrocar ¬ Sistemas bon, SPE, Dallas, 1951. Derechos de Autor 1951 SPE-AIME.

FIGURA 7-2 VEQ correlación para la separación de tres fases.

Propiedades de Stock-Tank Gas Desconocido

Muy a menudo la cantidad y la gravedad específica de la rejilla de ventilación de tanque no se miden. A veces, en un sistema de tres etapas, se desconoce la cantidad de segundo separador de gas. Una correlación está disponible para su uso en estos situations.2

Ecuación 7-7 se ha reescrito para que sólo se requieren las propiedades y cantidades de gas separador de primaria y el líquido stock-tanque.

El volumen equivalente, VEQ, es el volumen de gas de gas de stock ana-tanque segundo separador en SCF / STB más el volumen en SCF que sería ocupado por un barril de líquido stock-tanque si se tratara de gas. Para tres etapas de separación,

Valores de VEQ se pueden obtener a partir de la Figura 7-2.

El gas adicional producido, AGP, está relacionado con la masa de gas producido a partir del segundo separador y el tanque de almacenamiento. Para tres etapas de separación,

Los valores de AGP se pueden obtener a partir de la Figura 7-3.

Ejemplo 7-4: Un gas húmedo produce a través de un sistema de separación de tres fases. El separador primario produce 61.015 scf / STB de 0.669 gas gravedad específica y el separador de segunda etapa produce 1,002 scf / STB de 0.988 gas gravedad específica. La gravedad del petróleo Stock-tanque es 60,7 ° API. El separador primario opera a 900 psia y 73 ° F, y el segundo separador funciona a 75 psia y 74 ° C. Calcular la gravedad específica del gas del recipiente.

solución

En primer lugar, determinar un valor de VEQ.

VEQ = 1,600 scf / STB en PSP1 = 900 psia, ySP1 = 0.669,

7STO = 60,7 ° API, TSPI = 73 ° F, TSP2 = 74 ° F, Figura 7-2.

En segundo lugar, determinar un valor de AGP.

AGP = 756 scf-gravity/STB, Figura 7-3.

En tercer lugar, calcular la gravedad específica del gas del recipiente

La figura. 7-3. Correlación de AGP para la separación de tres etapas.

NOTA: La segunda relación gas-aceite separador no se utiliza ya que las correlaciones de las figuras 7-2 y 7-3 se incluyen.

Figura 7-4 correlación VEQ para la separación de dos etapas

Ecuación 7-9 se puede utilizar con las figuras 7-4 y 7-5 para la separación de dos etapas. VEQ en la figura 7-4 representa el gas de tanque y el líquido y AGP en la figura 7-5 representa el gas stock-tanque.

Valores de gravedades específicas de los gases de depósito calculados con la ecuación 7-9 y las cifras apropiadas estarán dentro de 2% de los valores determinados de laboratorio.

La figura. 7 5. Correlación de AGP para la separación de dos etapas

Ejemplo 7-5: Un gas húmedo produce a través de un separador de dos etapas; sistema. El separador produce 69.551 scf / STB de

0.679 gas gravedad específica. El separador funciona a 300 psia y 73 ° C. Gravedad líquido Foto-tanque es 56,0 ° API. Calcular la gravedad específica del gas del recipiente.

solución

En primer lugar, determinar los valores de VEQ y AGP.

VEQ = 1,040 scf / STB en pSP = 300 psia, ySTo = 56,0 ° API,

TSP = 73 ° F, Figura 7-4.

AGP = 330 scf-gravity/STB, Figura 7-5

En segundo lugar, el cálculo de la gravedad específica del gas del recipiente

Factor de volumen de formación de Gas Húmedo

Las ecuaciones para el factor de volumen de formación de gas, las ecuaciones 6-2

y 6-3, sólo se aplican a los gases secos. Estas ecuaciones no son aplicables a

gases húmedos.

Sin embargo, es importante ser capaz de calcular el volumen del depósito de gas húmedo asociado con cantidades de líquido de la superficie y de gas.

El factor de volumen de formación de un gas húmedo se define como el volumen de gas del depósito requerido para producir un barril de stock-tanque de líquido en la superficie. Por definición

Por lo general, las unidades son de barriles de un gas en condiciones de yacimiento por barril de líquido stock-tanque.

Se discuten dos métodos para estimar los factores de volumen de formación de gases húmedos. Cada uno de los métodos requiere un conjunto diferente de los datos de partida.

Composiciones superficie conocida

Si se conocen y las composiciones de los gases y líquidos producidos el que producen relaciones de gas - aceite están disponibles , la composición del gas de depósito puede ser calculado como en el Ejemplo 7-1 . Los resultados de un cálculo de este tipo de recombinación se pueden utilizar para calcular el factor de volumen de formación . Debe calcularse el volumen de gas en el depósito y el volumen de líquido stock - tanque.

El volumen del gas en el depósito puede ser calculado usando la ecuación de compresibilidad de estado . Este cálculo se basa en £ 1 mol de gas utilizando la ecuación 3-39 . La composición del gas en el depósito calculado por el método de recombinación se puede utilizar para calcular las propiedades seudocríticos de manera que el factor de compresibilidad se puede obtener de la misma manera como se ilustra en los Ejemplos 3-10 y 3-12 .

El volumen de líquido stock - tanque que se condensa durante la producción de 1 libra mol de gas del recipiente se puede calcular con los valores que resultan de la recombinación de cálculo . El peso molecular dividido por la densidad del líquido de tanque (ambos calculados en la primera etapa del ejemplo 7-1 ) es el volumen de un mol libra de líquido stock - tanque. La suma de la columna 7 de la tercera etapa del ejemplo 7-1 da los topos libras de gas del depósito por libra mol de líquido stock - tanque.

El primero de estos números dividido por el segundo da el volumen de líquido stock - tanque que viene de 1 libra mol de gas del recipiente . Este número se divide en el volumen molar del gas del recipiente da el factor de volumen de formación .

Ejemplo 7-6: Continuar Ejemplo 7-1 calculando el factor de volumen ción forma de gas húmedo ¬ a condiciones de yacimiento de 2.360 psig y 204 ° F.

solución

En primer lugar, el cálculo de las propiedades pseudo-crítica del gas depósito.

Component Composition, Critical Critical

mole fraction temperature, pressure,

°R psia

Yj Tcj YjTcj Pcj YiPci

Ci 0.8228 342.91 282.15 666.4 548.31C2 0.0952 549.50 52.31 706.5 67.26C3 0.0464 665.64 30.89 616.0 28.58

i- C4 0.0064 734.04 4.70 527.0 3.38n-C4 0.0096 765.20 7.35 550.6 5.29i- C5 0.0035 828.68 2.90 490.4 1.72n-C5 0.0029 845.38 2.45 488.6 1.42

c6 0.0029 913.18 2.65 436.9 1.27C7+ 0.0103 *1068 11.00 *455 4.69

1.0000

Oa.i- = 396.4°R Ppc = 661.9 psia* Propiedades seudocrítica para C7 + Figura 3-10.

En segundo lugar, determinar factor z y calcular el volumen molar del gas del recipiente.

En tercer lugar, se calcula el volumen de líquido stock tanque condensado a partir de un mol de gas lb depósito.

volumen molar del líquido stock tanque

valores de ejemplo 7-1

volumen de STO de un depósito de gas lb mol

en cuarto lugar, calcular el factor de volumen de formación de gas húmedo

El método de recombinación da resultados tan precisos como los resultados de laboratorio si los valores exactos de las composiciones y proporciones de gas-oil están disponibles.

composiciones Desconocida

Muy a menudo, las composiciones de gas son desconocidos. Por lo general, no se conoce el volumen de gas stock-tanque. En estas circunstancias un valor preciso del factor de volumen de formación de un gas húmedo se puede estimar usando volumen equivalente, VEQ. Sólo se necesita la relación gas-aceite separador primario. Los segundos relaciones gas-petróleo y separadores de tanque son ignoradas; la correlación VEQ incluye estos gases.

La suma de la relación gas-aceite de primaria separador y VEQ es los pies cúbicos estándar de gas húmedo depósito requeridas para producir un barril de liquid.2 condiciones de tanque

volumen de gas húmedo depósito

Ejemplo 7-7: Continuar Ejemplo 7-4 mediante el cálculo de la cantidad de gas húmedo depósito requerido para producir 61.015 SCF / STB de gas de separador primario.

SOLUCION

volumen de gas húmedo depósito

El volumen de gas húmedo en pies cúbicos estándar se puede convertir en condiciones de reservorio a través del uso de la Ecuación 3-39. La masa en moles libra de gas húmedo por barril en acciones depósito del líquido de superficie se puede calcular como

Sustituyendo en la ecuación 3-39 da

O

El factor z se puede obtener utilizando la gravedad específica del gas húmedo depósito calculado como en los Ejemplos 7-4 o 7-5.

Ejemplo 7-8: Continuar Ejemplo 7-4 calculando el factor de volumen ción forma de gas húmedo ¬ a condiciones de yacimiento of2360 psig y 204 ° F.

solución

En primer lugar, determinar un valor de z-factor.

En segundo lugar, calcular el factor de volumen de formación de gas húmedo.

Productos Vegetales

Con frecuencia, el gas superficie de procesamiento para eliminar y licuar los hidrocarburos intermedios es económicamente factible. Estos líquidos son a menudo llamados productos vegetales. Las cantidades de productos líquidos que se pueden obtener por lo general se determinan de galones de líquido por cada mil pies cúbicos estándar de gas procesados, gal / Mpc, o GPM.

La composición del gas debe ser conocida con el fin de hacer estos cálculos.

Las unidades de fracción molar son los lunares libras de componente j por libra mol de gas. Fracción molar se puede convertir en gal / Mpc de la siguiente manera.

donde P0J es la densidad del componente j, lb / pie cúbico, como un líquido en condiciones normales o

donde y0j es la gravedad específica del componente como un líquido en condiciones estándar. Estos datos están disponibles en el Apéndice A.

Ejemplo 7-9: Determinar los productos líquidos máximos disponibles de un gas de composición dada a continuación.

ComponentsComposition, mole fraction

Carbon dioxide 0.0167Nitrogen 0.0032Methane 0.7102Ethane 0.1574Propane 0.0751

i- Butane 0.0089n-Butane 0.0194i- Pentane 0.0034n-Pentane 0.0027

Hexanes 0.0027Heptanes plus 0.0003

1.0000

Nota: Cuando heptanos más concentración es tan baja, no se puede medir el peso molecular y la gravedad específica. Utilice 103 mol lb / libras y 0,7.

SOLUCION

Component Composition, mole fraction Molecular

weight

Mj

Liquidspecificgravity

y oj

Liquidcontent

0.3151yjMjY°i

C02 0.0167n2 0.0032Ci 0.7102C2 0.1574 30.07 0.3562 4.187c3 0.0751 44.10 0.5070 2.058

i- C4 0.0089 58.12 0.5629 0.290n-C4 0.0194 58.12 0.5840 0.608i- C5 0.0034 72.15 0.6247 0.124n-C5 0.0027 72.15 0.6311 0.097c6 0.0027 86.18 0.6638 0.110

C7+ 0.0003 103.00 0.7000 0.014

1.0000 7.488 GPM

La recuperación completa de estos productos no es factible. Una regla empírica general es de 5 a 25 por ciento del etano, del 80 al 90 por ciento de la de propano, 95 por ciento o más de los butanos, y 100 por ciento de los componentes más pesados puede ser recuperados en un relativamente simple "planta".

retrógrados Gases

La discusión anterior para gases húmedos aplica a los gases retrógrados, siempre y cuando la presión del depósito es superior a la presión del punto de rocío del gas retrógrada. A presiones de yacimiento por debajo del punto de rocío, ninguno de los cálculos de recombinación que figuran en este capítulo son válidas para los gases retrógrados. Análisis de laboratorio especial (no se discute en este libro) son necesarios para la ingeniería de yacimientos de gas retrógrados.

Un procedimiento bastante exacta para estimar la presión del punto de rocío de un gas retrógrado figura en el Apéndice B.

El gas de la superficie de un depósito de gas retrógrada es rica en moléculas intermedias. Procesar a través de una "planta" para producir líquidos adicionales suele ser económicamente atractivo. El cálculo de los "líquidos de planta" es el mismo que el descrito anteriormente.