Guia # 03 Explotación de Hidrocarburos
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8/16/2019 Guia # 03 Explotación de Hidrocarburos
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Explotación de Hidrocarburos
Unidad # 03: Compresibilidad de la roca y los fluidos.
La compresibilidad de cualquier material para un intervalo de presión
dado y a una temperatura dada es el cambio de volumen, por unidad
de volumen inicial, causado por una variación de presión que ocurra
sobre el material en cuestión. En forma matemática la compresibilidad se expresa así:
C =−1
V
∂ V
∂ P (Ec. 1)
Dónde: C = Compresibilidad en el intervalo de presión, de ! a ". Lpc #!
$ = $olumen a la !.
∂V
∂ P = Cambio de volumen por unidad de cambio de presión.
El si%no ne%ativo en la Ecuación es por convección, para que la compresibilidad
&C', sea positiva para disminuciones de volumen que resultan con el incremento de la
presión.
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Compresibilidad de la Roca:
Es el cambio de volumen que experimentan las rocas en el proceso de explotación
de los yacimientos. ara su me(or compresión, se estudia la compresibilidad de losporos y la de la matri) de roca, lo cual permitirá determinar la compresibilidad total
de la roca en el área estudiada.
Compresibilidad de los oros *Cp+: es el cambio en volumen poroso de la roca
por unidad de volumen poroso, por lpc de presión diferencial entre la existente en
el interior de los poros y en el exterior de la roca.
Cp=−1
Vp
∆Vp
∆ P *Ec. "+
Compresibilidad de la atri) de la -oca *Cr+: es el cambio en volumen de la
parte sólida *%ranos+ de la roca por unidad volumtrica de %ranos por lpc de
presión diferencial.
Cr=−1
Vr
∆ Vr
∆ P *Ec. /+
Compresibilidad 0otal de la -oca *Cf+: es el cambio en volumen total de la roca
por unidad de volumen total por lpc de presión diferencial.
Cf =−1
V
∆ Vf
∆ P *Ec. 1+
La compresibilidad total es una combinación de la compresibilidad de los poros y la
compresibilidad de la matri).
Importancia de la Compresibilidad
La compresibilidad de la roca al i%ual que la de los fluidos es un mecanismo de expulsiónde 2idrocarburos. 3l comen)ar la explotación de un yacimiento y disminuir la presión se
expande la roca y los fluidos. La expansión de la roca causa una disminución del espacio
poroso interconectado causando la expulsión de los fluidos del espacio poroso
interconectado.
ara la reali)ación de estudios de yacimiento, es de importancia tomar en cuenta
los cambios de volumen poroso de la roca con presión, tanto para el cálculo de volumen
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de 2idrocarburos en sitio, como en el análisis del comportamiento de producción de los
yacimientos.
Compresibilidad isotrmica del !etróleo "Co
La compresibilidad del petróleo para un intervalo de presión dado y a unatemperatura dada, es el cambio de volumen, por unidad de volumen inicial,
causado por una variación de presión que ocurra sobre el petróleo. Es importante
tener en cuenta el estado del yacimiento al momento del estudio de la
compresibilidad.
3 presión de yacimiento mayor que la del punto de burbu(eo *petróleo
subsaturado+, el fluido del yacimiento permanece en fase líquida y el volumen de
petróleo se expande cuando su presión declina. La compresibilidad del petróleo es
virtualmente constante excepto a presiones cerca del punto de burbu(eo. Cuando
la presión cae por deba(o del punto de burbu(eo el volumen de líquido del
yacimiento decrece cuando se disminuye la presión. 4in embar%o, el volumen delyacimiento ocupado por la masa que fue ori%inalmente líquido incrementa debido
al %as libre.
La fi%ura ! muestra el comportamiento de la compresibilidad isotrmica del
petróleo en función de la presión del yacimiento.
5eneralmente la compresibilidad isotrmica de un petróleo en estado
subsaturado es determinado de pruebas $0 de laboratorio. 6na muestra de
petróleo es colocada en una celda $0 a temperatura de yacimiento y a presiones
mayores a la presión de burbu(eo del petróleo. 3 esta condición inicial el fluido del
yacimiento existe en una sola fase, fase líquida. El volumen de petróleo se
expande a medida que la presión declina y se re%istran los cambios de volumen
producto de los cambios de presión.
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Compresibilidad isotrmica del $%ua "C&
La compresibilidad del a%ua para un intervalo de presión dado y a una temperatura dada,
es el cambio de volumen, por unidad de volumen inicial, causado por una variación de
presión que ocurra sobre el a%ua.
Como se discutió anteriormente, la compresibilidad isotrmica del petróleo presenta
una discontinuidad en el punto de burbu(eo7 este mismo comportamiento lo presenta la
compresibilidad isotrmica del a%ua debido a la misma ra)ón. La fi%ura " representa un
comportamiento típico de la compresibilidad isotrmica del a%ua con presión de
yacimiento. Los valores de la compresibilidad del a%ua son al%o menores que los de la
compresibilidad del petróleo.
Compresibilidad del 'as "C%
La compresibilidad de un %as se define como el cambio unitario de volumen con presión a
temperatura constante. El conocimiento de la variación de la compresibilidad del %as con
presión y temperatura es esencial en los cálculos de in%eniería de yacimientos. ara los
líquidos la compresibilidad es peque8a y en muc2os casos se asume constante7 mientras
que, para los %ases, la compresibilidad ni es peque8a ni puede asumirse constante.
Cg=−( 1
V )( ∂ V ∂ P )T *Ec. 9+
La ecuación es ne%ativa debido a que el volumen de una sustancia decrece con el
incremento de la presión. La ecuación para %ases reales puede expresarse
convenientemente en trminos de presión y temperatura seudoreducidas, reempla)ando
con sr y sc. En me)cla de %ases se tiene que sr = sc, por lo tanto,
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∂ P= Psc . ∂ Psr *Ec. ;+
4in embar%o para efecto de cálculos, se emplea el estudio de la compresibilidad
del %as seudoreducida, C%r, la cual viene dada por la si%uiente ecuación:
Cgr= Psc . Cg (Ec. 7)
Correlación de (rube
0rube presentó una correlación %ráfica de los coeficientes isotrmicos de compresibilidad
de %ases naturales. Con sr y 0sr se entra a la fi%ura / y se obtiene C%r y de la ecuación
se obtiene el valor de C%.
En la fi%ura / se muestran los valores de C%r para varios valores de sr y 0sr.
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ara el cálculo de las condiciones seudocríticas *sc y 0sc+, a partir de
la %ravedad específica del %as, se utili)an los si%uientes a(ustes de standin%:
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