1. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 1
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EN TUBERIA Los fluidos en tubera al
igual que en el reservorio presentan ciertos cambios en sus
propiedades debido a los efectos de presin y temperatura como as
tambin en su composicin. 2.3.1. Densidad del petrleo Es una
propiedad que tiene grandes efectos sobre el flujo de fluidos en el
reservorio como en tubera. Este factor ejerce una relacin entre la
masa compuesta del fluido y su volumen tal es as que una columna de
lquido se ve afectada por la gravedad de la densidad de su masa.
Cuando existe una variacin o incremento en la densidad del lquido
se produce una disminucin notable en la presin de cabeza o de
surgencia. Petrleos cuya RGP estn por debajo de los 1100 pc/bbl se
convierten en un serio problema para producirlos y no as los
petrleos cuya RGP est entre los 1100 y 5600 pc/bbl. 2.3.2. Efecto
de la densidad en tubera vertical Las figuras 2.6 y 2.7 muestran el
efecto de un cambio en la densidad en trminos de gravedad API
cuando la viscosidad es considerada constante a 1 cp. En la relacin
que existe entre la densidad y la viscosidad, esta debe mantenerse
constante y separar el efecto de la densidad. Cuando el API se
incrementa la presin fluyente disminuye a cualquier profundidad. Un
petrleo pesado es ms dificultoso producirlo que un petrleo liviano
de 50API. Si el efecto de la viscosidad es incluido con el efecto
de cambio de la densidad se
2. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 2
produce una pronunciada diferencia. 2.3.3. Viscosidad del petrleo
La viscosidad y la densidad estn relacionadas, tal es as, que el
efecto de densidad del petrleo se tiene que aislar para mantener
constante la viscosidad. Cuando existe una variacin de la
viscosidad debido a los cambios de las condiciones del reservorio,
y de las condiciones de tubera, se tiene un serio problema en el
flujo de petrleo hacia la superficie, y se puede observar
variaciones de la viscosidad por efecto de presin y temperatura en
las anteriores relaciones grficas. Sin embargo la viscosidad tambin
es una propiedad muy importante que afecta al movimiento de los
fluidos tanto en el reservorio como en la tubera, existen varios
estudios propuestos que relacionan la viscosidad como un efecto
indisoluble de otros factores siendo necesario realizar un anlisis
del comportamiento de la viscosidad en el flujo de fluido. 2.3.4.
Efecto de la viscosidad en la tubera vertical La figura 2.8 muestra
el efecto de la viscosidad. El API tambin se muestra a lo largo de
la viscosidad del crudo. La prctica nos ensea la dificultad para
producir crudos con altas viscosidades. Los resultados se muestran
en la figura 2.9 donde se puede ver la gran diferencia entre un
crudo de 10Cp que necesita una presin de surgencia de 1462 Psi
comparado con uno de 500 Cp que necesita 2612 Psi.
3. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 3
2.3.5. Efecto de la viscosidad en la tubera horizontal La figura
2.10 muestra la variacin en la gradiente de presin horizontal a
4000 ft. De tubera para varios API el cual en su momento puede ser
correlacionado con la viscosidad. La razn de esto es que
generalmente los crudos son afectados por la temperatura
producindose un enfriamiento en la lnea de superficie y haciendo a
este ms viscoso. Por ejemplo, en la grfica 2.10 observamos que se
produce una cada de presin de 215 Psi para una viscosidad de 1Cp,
comparada con una cada de presin de 400 Psi para una viscosidad de
500 cp. 2.3.6. Compresibilidad del petrleo La variacin del volumen
de un fluido dentro de una tubera es debido al efecto de
compresibilidad, el cual est relacionado inversamente con el factor
volumtrico del petrleo como se puede observar en la ecuacin 2.28.
La presin y temperatura del petrleo que contiene gas en solucin
dentro del reservorio varia, liberndose gas debido a la expansin
del mismo fluido. Esta liberacin de gas en solucin produce un
encogimiento del petrleo convirtiendo al fluido de monofsico a
bifsico existiran dos fases.
4. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 4
2.3.7. Tensin superficial del petrleo en la tubera Esta definida
como la razn de la fuerza superficial a la longitud a lo largo de
la cual acta. La tensin entre el petrleo y el gas depende de la
gravedad del petrleo, de la temperatura y gas disuelto, adems de
otras variables. La tensin superficial del petrleo se calcula
mediante la siguiente ecuacin: Cuando la fase liquida contiene agua
y petrleo es usado otro factor para calcular la tensin superficial
del lquido, siendo este la fraccin del petrleo y agua
respectivamente, y se expresa: 2.3.8. Efecto de la tensin
superficial en tubera vertical El efecto en la tensin superficial
es muy cuestionable. Brill demostr por medios de clculos, que un
incremento en la tensin superficial, producira un incremento en el
gradiente de presin con otras variables constantes, ver Fig. 2.11 y
2.12.
5. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 5
2.3.9. Efecto de la tensin superficial en tubera horizontal. El
efecto de la tensin superficial es el mismo que para flujo vertical
y no es claramente definido. 2.3.10. Efecto de la relacin de gas
petrleo en tubera vertical. Un incremento en la relacin causa una
disminucin en la presin requerida en el fondo del pozo. Un punto
ideal es alcanzado, donde cualquier incremento en la relacin de
solubilidad incrementar la presin de surgencia del fondo del pozo.
Este es el resultado de dos factores, el cambio de gradiente cerca
de la superficie y el incremento de cada por friccin a lo largo de
la tubera. Esto es explicado por el hecho de que un incremento
contino de gas va a incrementar la velocidad produciendo un
incremento de la friccin. 2.3.11. Efecto de la relacin de gas
petrleo en tubera horizontal Sobre las cadas de presin horizontal
es mostrada en la Fig.2.15 para flujo vertical debe recordar que un
incremento en la relacin gas petrleo causa una disminucin en la
presin hasta alcanzar el mnimo gradiente para ciertas condiciones
establecidas. Esto es debido al incremento de la gradiente esttica
de descarga de gas, lo que causa un decrecimiento de la presin
horizontal. El efecto opuesto tomado para un punto de flujo
horizontal, donde los fluidos no estn siendo elevados
verticalmente, y por lo tanto el gas slo representa un fluido
adicional que est moviendo en la lnea horizontal. Por ejemplo, una
relacin gas lquido de 200 pc/bbl requiere 116 psi comparado a una
relacin gas lquido de 1500 pc/bbl que
6. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII 6
requiere 330 psi. Viendo de esta manera que cuando la relacin gas
petrleo se incrementa la presin tambin se incrementa. Analizando
las propiedades de los fluidos podemos encontrar la relacin directa
que puede tener la permeabilidad sobre las propiedades de los
fluidos del reservorio, siendo esta definida como la capacidad de
flujo dentro del reservorio. Esta es normalmente calculada con
datos de pruebas por mtodos propuestos as como Horner, etc., o de
un ncleo o muestra a laboratorio, para ser analizado. La
permeabilidad de un ncleo convencional est alrededor de 20 md, si
un caso ste es inferior es a causa del efecto de trituramiento por
efecto del impacto en la perforacin. Ahora si el ncleo es
fracturado dentro de la pared del pozo la permeabilidad es mucho
mayor a 20 md. La figura 2.16 est hecha sobre 5300 muestras de
ncleos llevadas a laboratorio.
7. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII
7
8. ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA INGENIERIADE PRODUCCIONII
8