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Clasificación de los fluidos de yacimiento

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Tipos de crudo
Estos se diferencían principalmente por las siguientes propiedades que se explicarán a continuación.

Los diagramas de fase determinan el comportamiento del fluido respecto a la presión y temperatura en el yacimiento. Cada tipo de crudo tiene su propio diagrama de fase.
Propiedades para diferenciar los tipos de crudo
GORi
La relación Gas-Aceite inicial (Gas Oil Ratio) indica que tanto gas hay por cada barril de crudo, to en condiciones estándar (60 grados F, 14.7 psi).
El volumen de gas se mide en pies cúbicos estándar (SCF).
El crudo se mide en barriles en tanque de almacenamiento (STB).

GORi = Vol. gas a condiciones estándar) SCF
Vol. de petróleo a condiciones estándar STB

Esta relación es clave para determinar el tipo de crudo en un yacimiento.
Tipos de crudo
Existen cinco diferentes tipos de crudo, que se diferencían por propiedades como GORi, Bo y Gravedad API.

*Black Oil (Aceite negro).
*Volatil Oil (Aceite volátil).
*Retrograde Gas (Gas retrógrado).
*Wet Gas (Gas húmedo).
*Dry Gas (Gas seco).

Además de las propiedades mencionadas, es determinante la cantidad de hidrocarburos pesados que contengan el crudo (%C, + o % de Heptano plus), llamada también fracción pesada. En el black Oil es mayor del 20%, mientras que en el gas seco es menor al 0.7%.
Clasificación de los fluidos de yacimiento
Propiedades de los fluidos
Diagrama de Fase
Presión de burbuja:
Es la presión donde aparece la primera burbuja de gas en el petróleo que está líquido en el yacimiento. A esta presión se dice que el líquido está saturado.

Presión de Rocío:
A diferencia de la presión de burbuja, la presión de rocío es la presión donde aparece la primera gota de líquido a una temperatura dada. El petróleo está como gas en el yacimiento y en este punto comienza a condensarse.

Presión Crítica:
Es el punto con convergen la fase líquida y la fase gaseosa. En este punto no se puede diferenciar el líquido del gas.
Rs

Es la cantidad de gas en solución que tiene el crudo (disuelto dentro de él).
*Petróleo sobresaturdado: Por encima de la presión de burbuja, no puede disolver más petróleo.
*Petróleo Saturado: A la presión de burbuja, en equilibrio.
*Petróleo subsaturado: Por debajo de la presión de burbuja.

Rs = Vol. gas disuelto a condiciones estándar SCF
Vol. petróleo a condiciones estándar STB
Bo

El factor volumétrico de formación del aceite (Bo) compara los volúmenes de crudo y gas disuelto en el yacimiento contra el volumen de ese crudo en superficie (a condiciones estándar).
Un yacimiento de petróleo contiene gas, crudo y agua. Debido a que dicho yacimiento se encuentra a miles de km/ft de profundidad del suelo, la cantidad de tierra y rocas que hay encima de éste ejercen grandes presiones sobre el gas y el crudo ahí presentes.

El volumen del crudo y el gas varían con la presión.
Yacimientos de Aceite

El diagrama de fase tiene dos zonas, una donde el hidrocarburo es líquido y la otra donde es gas. Dependiendo de la presión y la temperatura, un hidrocarburo puede estar como gas y/o como líquido en el yacimiento.
Gráfica de gas en solución vs presión. Cuando la presión es inferior a la presión de burbuja (Pb), el crudo comienza a liberar gas y el Rs disminuye.
res BI:
Es el volumen del crudo y del gas disuelto dentro del crudo, en el yacimiento. Debido a las altas presiones, el volumen del gas es reducido drásticamente en comparación a su volumen arriba en la superficie.

STB:
Stock Tank Barrel o barril en tanque de almacenamiento. Es el volumen que ocupa sólo el crudo (sin gas) a condiciones estándar (60 grados F y 14.7 psi de presión absoluta).

Bo = Vol. petróleo + gas disuelto en yacimiento res BI
Vol. petróleo a condiciones estándar STB

El Bo debe de cumplir con la condición Bo > 1.
El Bo (factor volumétrico del aceite) también es afectado por la liberación de gas, cuando la presión del crudo cae por debajo de la presión de burburja.
La expansión del crudo por disminución en la presión es compensada por la temperatura, si esta llegase también a reducirse.
Gravedad o Grado API

Es una escala adoptada por el American Petroleum Institute (API) para determinar la gravedad específica o densidad de un hidrocarburo. Entre más grados API se obtiene un hidrocarburo de más baja densidad.

Gravedad API = 141.5 - 131.5
Gravedad especifica a 60*F

El grado API influye directamente en el costo del hidrocarburo, entre más
alto sea el grado más elevado será su costo.

El agua tiene 10 grados API, el crudo de caño limón es 29* API, mientras que una gasolina puede tener hasta 60 grados API por citar algunos ejemplos.
Coeficiente de Viscosidad (μ)

La viscosidad en los fluidos influye en la facilidad de estos para fluir. Cuando se tiene un valor alto de viscosidad, el fluido tiene mucha resistencia al flujo.
Para los hidrocarburos, la viscosidad varía por la presión y la temperatura. En el caso de la presión, cuando el crudo baja de la presión de burbuja y comienza la liberación de gas, la viscosidad aumenta notablemente, tal como se muestra en la siguiente gráfica:
La viscosidad se mide en Stokes o en CentiStokes (cSt).
Las diferencias en las propiedades se listan a continuación:
Black Oil

Es el crudo que tiene mayor cantidad de Hidrocarburos pesados.
El gas que se desprende del Black Oil es gas seco, debido a las moléculas livianas que se liberan. Este gas no se condesa.
El black oil tiene un gran valor económico.


Diagrama de fase del Black Oil
Ejemplo de un diagrama de fase de un Black Oil. Observe que el hidrocarburo se conserva líquido durante todo el proceso, a pesar de que libera gas.
El gas seco liberado por el crudo tiene una alta concentración de hidrocarburos livianos.
Procesamiento del Black Oil

Cuando el petróleo líquido llega a la superficie requiere de un tratamiento para retirarle las impurezas tales como:
*Agua
*CO2
*Nitrógeno
*Sulfuro de Hidrógeno
Por este motivo se deben instalar las facilidades de superficie, que se componen de tanques, bombas, celdas de flotación, enfriadores, etc.
Volatil Oil

El aceite volátil es un tipo de hidrocarburo líquido con más componentes intermedios y livianos que un Black Oil.
Diagrama de fase del Volatil Oil
Al igual que el Black Oil, el petróleo volátil se encuentra también como líquido dentro del yacimiento, a diferencia que el volátil está más cerca de la zona de gas en el diagrama.
El gas que sale del petróleo o aceite volátil se llama Gas Retrógrado. El API en el ST aumenta durante la vida del yacimiento.

Una pequeña reducción de presión por debajo de la presión de burbuja causa gran liberación de gas.
El almacenamiento del aceite volátil es similar al del Black Oil, se diferencian en que se debe tener cuidado para que el gas no se libere fácilmente, dadas las condiciones del Aceite Volátil.
Retrograde Gas

Es un hidrocarburo gaseoso por encima de la presión crítica, y a medida que la presión disminuye condensa líquido en el yacimiento, pero dicho líquido se evapora nuevamente. En español se conoce como gas retrógrado o gas condensado.
El gas en superficie es muy rico en hidrocarburos. Se procesa para sacar desde Etano hasta Hexano.
Diagrama de fase del Retrograde Gas
Al estar más allá de la presión crítica se encuentra como gas en el yacimiento. A medida que la presión comienza a descender y alcanza la presión de rocío aparece crudo condensado.
Para obtener la mayor cantidad de líquido, el gas retrógrado es contenido en unos recipientes cerrados (separadores) que trabajan a una presión y temperatura óptima.
Wet Gas

Es un hidrocarburo que existe como gas durante toda la vida en el yacimiento, pero condensa líquido en los separadores de superficie. Por eso se conoce como gas húmedo.
Las propiedades del gas en el yacimiento no son las mismas que en la superficie, El condensado es rico en HC intermedios y se les conoce como productos de planta (GPM).
Diagrama de fase del Wet Gas
La única forma de obtener condensado de un gas húmedo es mediante el uso de separadores a una presión y temperatura determinadas.
El tratamiento del gas húmedo es muy similar al del gas retrógrado pues el objetivo principal es obtener la mayor cantidad del líquido. El gas se almacena en tanques cilíndricos o esféricos.
Dry Gas

El Dry gas o Gas seco contiene principalmente Metano y algunos HC intermedios. Se llama gas seco porque no tiene suficientes HC pesados para condensar.
Diagrama de fase del Dry Gas
Del gas seco no se puede extraer condensado su única utilidad es como gas natural.
El gas se almacena en tanques cilíndricos o esféricos.
Comparación
La forma de los diagramas de fase para los cinco diferentes tipos de crudo se muestra en la gráfica. Hacia la derecha aumenta la cantidad de HC pesados, mientras que hacia la derecha lo hacen los HC livianos.
Universidad Olmeca
Ciencias De La Tierra
Ingeniería Petrolera

Esteban Ramón González Mirabal
Ing. Daniel Gutiérrez Ramos
Físicoquimica
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