Balances de materia y energía de un pozo de producción de hidrocarburos tipo Crudo Liviano.
Enviado por Christopher • 25 de Enero de 2018 • 2.599 Palabras (11 Páginas) • 473 Visitas
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La ecuación de balance de materia (EBM) para yacimientos de crudo se obtiene a partir del siguiente balance generalizado:
Entradas – Salidas = Generación – Consumo + Acumulación.
Por lo que el balance se reduce a:
Acumulación = Entradas – Salidas.
El volumen de gas [2] se puede encontrar de: [pic 3]
[pic 4]
Donde:
G = Volumen original total de gas (scf).
= Volumen original de gas en fase gaseosa (scf).[pic 5]
= Volumen original de aceite en fase líquida (STB).[pic 6]
= Relación de solubilidad .[pic 7][pic 8]
El volumen de petróleo se puede encontrar de:[pic 9]
[pic 10]
= Relación de vaporización del gas .[pic 11][pic 12]
Se puede calcular el volumen de gas o petróleo remanente por las ecuaciones:[pic 13]
[pic 14]
[pic 15]
Reorganizando y resolviendo simultáneamente las dos ecuaciones anteriores se obtiene:[pic 16]
[a][pic 17]
[pic 18]
En las expresiones anteriores se reemplaza el valor de N donde se encuentran dos ecuaciones que sirven para determinar el volumen estándar para cualquier tiempo t en función de los volúmenes iniciales. [pic 19][pic 20][pic 21]
[pic 22]
[pic 23]
Los volúmenes iniciales de petróleo y aceite se pueden calcular como:[pic 24]
[pic 25]
[pic 26]
A partir de estas ecuaciones se deduce: [pic 27]
[pic 28]
[pic 29]
Donde:
y son el factor de volumen de formación del petróleo y del gas respectivamente.[pic 30][pic 31]
y son el factor de volumen de formación inicial del petróleo y del gas respectivamente.[pic 32][pic 33]
Ahora, si es el volumen inicial de agua en el yacimiento y es el volumen poroso inicial:[pic 36][pic 34][pic 35]
[pic 37]
El volumen poroso a cualquier t se obtiene de:[pic 38]
[pic 39]
Donde:
= Entrada de agua del acuífero.[pic 40]
= Producción acumulada de agua al tiempo t[pic 41]
[pic 42]
Luego:[pic 43]
[pic 44]
Donde:
= Compresibilidad del agua.[pic 45]
[pic 46]
El volumen poroso inicial es: [pic 47]
[pic 48]
El cambio en el volumen de roca es el inverso del cambio del volumen poroso: [pic 49]
[pic 50]
= Compresibilidad de la formación.[pic 51]
Reemplazando en ambas ecuaciones: [pic 53][pic 52]
[pic 54]
[pic 55]
Como el volumen de control es igual al volumen original del yacimiento, se tiene: [pic 56]
[pic 57]
Sustituyendo en la ecuación anterior se obtiene:[pic 58]
= 0[pic 59]
Con:
[pic 60]
Sustituyendo los valores de y y organizando los términos se obtiene a la ecuación general del balance de masa: [pic 63][pic 61][pic 62]
[pic 64]
Donde:[pic 65]
. [pic 66][pic 67]
[pic 68]
[pic 69]
[pic 70]
[pic 71]
[pic 72]
es la relación entre el volumen de gas en el casquete del yacimiento y del volumen de gas en la zona de petróleo.[pic 73]
[pic 75][pic 74]
Con la ecuación general de balance de materia queda:[pic 77][pic 76]
[b]
[pic 78]
BALANCE DE ENERGÍA:
Se toma en principio la ecuación general de Bernoulli [2] donde se relacionan la energía cinética, energía potencial y energía de flujo. [pic 79]
[pic 80]
Energía potencial; [pic 81]
: Energía de flujo [pic 82]
: Energía cinética[pic 83]
Perdidas por fricción[pic 84]
Luego se definen las pérdidas de fricción para flujo laminar con la ecuación Darcy – Weisbach: [pic 85]
[pic 86]
: Factor de fricción para flujo laminar [pic 87]
: Número de Reynolds [pic 88]
(bbl/día):
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