Validación de Pruebas PVT: Gas Condensado y Petróleo Negro

La Validación de Pruebas PVT es una parte importante en la caracterización termodinámica del fluido de yacimiento. Corresponde al paso inicial de cualquier estudio de fluido en menor o mayor escala.

Estas pruebas de validación permiten el análisis y comprobación matemática de un PVT: la composición de los fluidos, la presión de saturación y los distintas pruebas de depleción al que se somete el fluido, que corresponde al comportamiento termodinámico de presión y temperatura que experimentan dentro del yacimiento. 

La validación de pruebas PVT se realiza tanto para muestras de yacimiento de gas como para muestras de petróleo negro. 

Para discretizar de un tipo de fluido de otro, y poder utilizar el criterio de validación adecuado, es importante ver la composición del fluido. 

Un fluido con un porcentaje mayor de 75% en metano, y que haya obtenido punto de rocío durante la prueba de expansión a composición constante (CCE), se considera como de gas condensado. 

Un fluido con un porcentaje menor a 50% en metano, se puede considerar como de petróleo negro. 

Mientras que el fluido se encuentre más cercano a las condiciones críticas, es más difícil de caracterizar, tal es el caso del gas condensado y el petróleo volátil. Existen criterios específicos que permiten diferenciar estos dos fluidos.

Validación de Pruebas PVT Petróleo Negro

Prueba de Densidad

Esta prueba simple consiste en comparar que la densidad del petróleo saturado con gas a la presión de burbuja durante la prueba de liberación diferencial sea igual a la calculada a partir de los datos obtenidos a las condiciones de separación. Esta prueba se considera consistente cuando la diferencia de ambos valores obtenidos no exceda de un 5%.

Prueba de la Linealidad de la Función «Y»

Frecuentemente los datos de volumen relativo obtenidos en las pruebas de laboratorio requiere generalmente una normalización debido a las inexactitud en la medición del volumen total de hidrocarburo cuando este se encuentra por debajo de la presión de saturación y bajas presiones. 

Una función de compresibilidad adimensional, comunmente llamada Función Y (ver Figura 1) es usada para suavizar los valores de volumen relativo. 

La forma matemática de esta función se utiliza solamente por debajo de la presión de saturación y viene dada por la Ecuación 1:

(Ec. 1)

Donde:

• Psat = Presión de saturación [lpca].
• P = Presión [lpca].
• Vrel = Volumen relativo a la presión P [adim].

Generalmente se debe cumplir que al graficar la Función Y vs. Presión, los datos obtenidos deben ajustar en una línea recta.

Un PVT de petróleo negro se considera validado cuando haya pasado el criterio de la linealidad de la función Y. 

Sin embargo existen dos pruebas adicionales más rigurosas que dependen de la consistencia de los datos obtenidos en el laboratorio, como lo son la Prueba de Balance de Materiales y la Prueba de Desigualdad.

Prueba de Balance de Materiales

Consiste el calcular valores de Rs en cada etapa de agotamiento de presión (haciendo un Balance de Materiales) y compararlo con la Rs obtenida experimentalmente. 

La diferencia entre ambos valores no debe exceder de un 5%. En la Figura 2, se observa un gráfico característico del resultado de la Prueba de Balance de Materiales.

Prueba de Desigualdad

Esta prueba se debe cumplir que la derivada del factor volumétrico del petróleo con respecto a la presión debe ser menor al producto del factor volumétrico del gas y la derivada del Rs con respecto a la presión. 

En resumen, se debe cumplir la siguiente relación:

(Ec. 2)

Donde:

• Bo = Factor volumétrico del Petróleo a una presión P [BY/BN].
• Bg = Factor volumétrico del Gas a una presión P [PCY/PCN].
• Rs = Solubilidad del Petróleo saturado a una presión P [PCN/BN].

Validación de Pruebas PVT Gas Condensado

Los criterios de validación para evaluar la consistencia de PVT para una muestra de gas condensado son un poco más rigurosas que los de petróleo negro, y viene dada por tres pruebas: la Recombinación Matemática, Balance Molar y Criterio de Hoffman (Prueba de Separador y CVD).

Recombinación Matemática

Consiste basicamente en recombinar matemáticamente las muestras de gas y líquidos obtenidas en el separador durante la toma de fluidos. 

Para ello es muy importante que el pozo fluya de forma estabilizada por un largo período de tiempo, para obtener condiciones representativas de presión y temperatura, y especialmente, el RGP para recombinar adecuadamente el fluido original del yacimiento. 

Se debe cumplir que la diferencia entre los valores experimentales y los calculados para el metano debe ser menor al 2%, mientras que para heptano plus debe ser menor al 5%. 

Se recomienda que al hacer la validación, se use toda la composición que da el informe PVT (análisis de distribución extendida, casi siempre desde el C20+ en adelante) y comparar los resultados utilizando hasta el C7+.

Balance Molar

Esta prueba consiste en reproducir la variación de las fracciones líquidas de cada componente (Xi), en cada etapa de agotamiento de presión del yacimiento, a condiciones de presión y temperatura de yacimiento, relacionando las fracciones de gas (Yi), % volumen de fluido producido, y un % de volumen de fluído retrógrado que queda dentro del yacimiento.

Se debe obtener valores de Xi positivos, es decir, Xi>0. El balance molar es una ampliación de la prueba CVD, y puede ser aplicada en dos formas: forward, desde la presión de rocío hasta una presión de abandono; y viceversa, denominada backward.

Criterio de Hoffman (Validación de Constantes de Equilibrio Ki)

Consiste en graficar el log (P. Ki) vs. Fi (constante de caracterización del componente i). Esta prueba se realiza tanto en el separador como en la prueba de agotamiento de presión (CVD). 

Se cumplir que los componentes puros en cada condición de presión y temperatura debe ajustarse en una tendencia lineal (separador y CVD), y que las líneas no se crucen entre cada agotamiento de presión (CVD), y que muestre un punto de convergencia (CVD).

En la Figura 3 y Figura 4, se muestra el Criterio de Hoffman para Separador y Prueba CVD, respectivamente.

Hojas de cálculo para Validación de Pruebas PVT

Gas Condensado

Petróleo Negro

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