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Page 1: Propiedades Del Agua de Formación

1PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO

JULIO CÉSAR PÉREZ ANGULO

PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

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2PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Para el ingeniero de petróleos es muy importante el conocimiento acerca del agua connata, intersticial o de formación, ya que el agua está presente en todos los depósitos de petróleo.

Fuente:http://www.bbmgif.com/es/gallery/item.php?id=4498#.VV-IHvl_Oko

AGUA DE FORMACIÓN

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3PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Saturan los poros de las rocas, arenas y carbonatos que constituyen los yacimientos petroleros.

AGUA DE FORMACIÓNLa hidrogeoquímica permite caracterizar a las aguas de formación, proporciona información acerca de los procesos físicos y químicos que han ocurrido en un yacimiento.

También llamada salmuera o agua salada pero no se relaciona con el agua del mar

Fuente: http://gifsanimados.de/agua

Fuente: http://gifsanimados.de/agua

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4PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Aguas que quedaron entrampadas durante la sedimentación

Aguas meteóricas infiltradas

Una combinación de ambas

EL AGUA DE FORMACIÓN PUEDE SER

Fuente:http://es.slideshare.net/naturvida777/ciclo-hidrologico-10473544

Formación de nubes Lluvia

Escorrentía

Infiltración al agua subterránea

Usada por las plantas

Evapotranspiración

Evaporación

Bombeo de agua subterránea por un pozo

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5PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COMPOSICIÓN DEL AGUA DEL YACIMIENTO

DENSIDAD COMPRESIBILIDAD

FACTOR VOLUMÉTRICO DE FORMACIÓN

VISCOSIDADSOLUBILIDAD DE HIDROCARBUROS

EN AGUA

SOLUBILIDAD DEL AGUA EN

HIDROCARBUROS

TENSIÓN INTERFACIAL

AGUA-HIDROCARBUROS

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6PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Mineralogía de la

formación

Interacción con la roca

Migración de fluidos

Presión y temperatura

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7PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO GENERALIZADO DE UN MODELO CONCEPTUAL DEL ORIGEN, MIGRACIÓN Y ACUMULACIÓN DE AGUAS DE FORMACIÓN E HIDROCARBUROS EN YACIMIENTOS PETROLEROS

Diseñado por el grupo de Geofluídos-UNAM

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8PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COMPOSICIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓN

•Sólidos disueltos NaCl•Salmuera o agua salada•Mayor concentración de sólidos

•200 y 300 000 ppm

COMPOSICIÓN

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9PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COMPOSICIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓNCA

TIO

NES

Calcio Formación de escamas y solidos en suspensión

Hierro Indicador de corrosión

Sodio Precipitación de NaCl en aguas muy saladas

Bario Formación de escamas

Estroncio Formación de escamas

Magnesio Formación de escamas y solidos en suspensión

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10PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COMPOSICIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓNAN

ION

ES

Cloruro Indicador de salinidad, causa corrosión

Sulfato

Bicarbonato Formación de escamas

Carbonato

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11PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

•Salmuera + microorganismos•Microorganismos: inducidos o naturales

•Corrosión, taponamiento•Bacterias anaerobias inhibidoras de sulfato

MICROORGANISMOS

El agua contenida en una formación productora tiene diferente composición que cualquier otra salmuera, aunque sea de formaciones vecinas

COMPOSICIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓN

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12PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

LAS VARIACIONES DE CONCENTRACIONES Y COMPOSICIONES IÓNICA DE LAS AGUAS DE FORMACIÓN PUEDE SER POR VARIOS FACTORES:

Origen no marino de algunos sedimentos

La dilución por aguas

subterráneas

La concentración a través de la

evaporación del gas de migra

La reducción de sulfuros por bacterias

anaerobias o constituyentes del

petróleo

La absorción e intercambio de

cationes con minerales de

arcilla

La disolución de sales minerales

por migración del agua de la formación

El intercambio de iones de calcio y

magnesio durante la dolomitización

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13PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

RESUMEN DE NOMENCLATURAS Y UNIDADES PARA LA CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS DISUELTOS EN AGUAS DE LA FORMACIÓN

Fuente: Adaptado de Momograph Series, SPE 9,38

TÉRMINO SÍMBOLO DEFINICIÓN ECUACIONESMolalidad

Molaridad

Normalidad

Miliequivalente por litro

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14PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

RESUMEN DE NOMENCLATURAS Y UNIDADES PARA LA CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS DISUELTOS EN AGUAS DE LA FORMACIÓN

Fuente: Adaptado de Momograph Series, SPE 9,38

TÉRMINO SÍMBOLO DEFINICIÓN ECUACIONESPorcentaje en peso sólido

Parte por millón

Miligramos por litro

Granos por galón

Donde está en a condiciones standard

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15PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

DIAGRAMA DE STIFF

Fuente: The Properties of Petroleum Fluids

Es el más utilizado para caracterizar el agua

químicamente.

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16PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

DIAGRAMA DE STIFF

Na+KCaMg

ClHCO3+CO3SO4

CATIONES ANIONES

Es un gráfico donde presenta el efecto de dilución o concentración que ha sido reducido al mínimo. En el diagrama los iones positivos son trazados a la izquierda y los iones negativos son trazados a la derecha de una línea central

Fuente: The Properties of Petroleum Fluids. Modificado.

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17PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

pH

pH

pH Aumenta la tendencia de formación de escamas

Aumenta corrosión

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18PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

A condiciones de yacimiento esta determinada por la densidad a condiciones estándar dividido por el factor volumétrico de formación del agua a condiciones del yacimiento.

DENSIDAD DEL AGUA DE FORMACIÓN

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19PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Densidad del agua a P y T, lbs/pie3 Gravedad especifica del agua, adimensional Factor volumétrico de formación del agua a P y T, BY/BN

DENSIDAD DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝛾𝑤=1,0+0,695∗10− 6∗𝑆

𝜌𝑤=62,4𝛾𝑤𝐵𝑤

Donde S es la concentración de solidos disueltos en mg/litro.

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20PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES, %

DEN

SIDA

D D

EL A

GU

A a

14.7

psi

a y

60°F

, lb/

0 5 10 15 20 25 30

7674

72

70

68

66

64

62

60

EFECTOS DE LA SALINIDAD SOBRE LA DENSIDAD DE LA SALMUERA

Fuente: MCCAIN, William, D. Jr. “The Properties of Petroleum Fluids”. PennWell. 2ª Ed.

67

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21PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝜌𝑤=62,368+0,438603∗𝑆+1,60074∗10−3∗𝑆2

𝜌𝑤=62,368+0,438603∗10+1,60074∗10− 3∗102

𝜌𝑤=66,9 𝑙𝑏/p ie 3

CORRELACIÓN DE MCCAIN, W.D., JR.2

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22PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

DUREZA

TEMPORAL PERMANENTE

mg/litro CaCO3 Tipo de agua

0 – 75 Blanda

75 – 150 Semi - dura

150 – 300 Dura

> 300 Muy dura

Se expresa como el número de equivalentes

de miligramos de carbonato de calcio

(CaCO3) por litro.

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23PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

La solubilidad del gas en el agua fue determinada por Dodson y Standing. Utilizaron una gravedad específica del gas igual a 0,655 y midieron la solubilidad en agua dulce y en dos salmueras como ejemplos.

SOLUBILIDAD DEL GAS EN EL AGUA

Fuente: http://gifsanimados.de/agua

Page 24: Propiedades Del Agua de Formación

24PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fuente: SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992

RESULTADOS OBTENIDOS DE LA SOLUBILIDAD DEL GAS EN EL AGUA POR DODSON Y STANDING

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25PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

MUESTRA LA CORRECCIÓN DE LA SOLUBILIDAD DEL GAS EN EL AGUA DEBIDO A LA SALINIDAD DE LA SALMUERA.

Fuente: SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992

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26PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Número de pies cúbicos normales (PCN) de gas que pueden disolverse en una barril normal (BN) de agua cuando ambos son llevados a condiciones de yacimiento.

La solubilidad del gas natural en el agua disminuye con aumentos de la

salinidad del agua y aumentos de presión.

Condiciones de Yacimiento

Gas + Agua

60°F Y 0 psigGas [PCN]

Agua [BN]

SOLUBILIDAD DEL GAS EN EL AGUA

Page 27: Propiedades Del Agua de Formación

27PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

SOLUBILIDAD DEL GAS EN EL AGUA

Solubilidad de hidrocarburos puros en agua pura a 200°F

Fuente: MCCAIN, William, D. Jr. “The Properties of Petroleum Fluids”. PennWell. 2ª Ed.

PRES

IÓN

, psi

a

SOLUBILIDAD, FRACCIÓN MOLAR DE HIDROCARBURO*

10.000

8.000

0,1

6.000

4.0003.000

2.000

1.0000,2 0,3 0,4 0,5 0,8 1,0 2,0 3,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Page 28: Propiedades Del Agua de Formación

28PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN DE CULBERSON, O.L Y MCKETTA, J.J., JR. *1

Todo el rango de temperaturas y presiones entre 1.000 y 10.000 lpca

𝑅𝑠𝑤𝑝=𝐴+𝐵𝑝+𝐶𝑝2

Fuente: MCCAIN, William, D. Jr. “The Properties of Petroleum Fluids”. PennWell. 2ª Ed.

Page 29: Propiedades Del Agua de Formación

29PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN DE CULBERSON, O.L Y MCKETTA, J.J., JR.

Donde

𝐴=8,15839−6,12265∗10−2𝑇+1,91663+10− 4𝑇2−2,165 4∗10−7𝑇 3

𝐵=1,01021∗10− 2−7,44241∗10−5𝑇+3,05553∗10− 7𝑇2−2,94883∗10−10𝑇3

𝐶=−9,02505+0,130237𝑇 −8,53425∗10−4 𝑇2+2,34122∗10−6𝑇 3−2,37049∗10− 9𝑇 4 ¿∗10− 7

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30PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Ajuste por salinidad

0<S (%) <30 y 70<T (°F)<250

CORRELACIÓN DE CULBERSON, O.L Y MCKETTA, J.J., JR.

R swRswp

=10− 0,0840655ST −0,285854

Donde, T en °F y S en %(1%=10.000ppm).

Fuente: MCCAIN, William, D. Jr. “The Properties of Petroleum Fluids”. PennWell. 2ª Ed.

TOTAL DE SÓLIDO DISUELTOS (TDS), %

𝐒𝐨𝐥𝐮𝐛𝐢𝐥𝐢𝐝

𝐚𝐝𝐝𝐞𝐥𝐠𝐚𝐬

𝐧𝐚𝐭𝐮𝐫𝐚𝐥

𝐞𝐧𝐥𝐚

𝐬𝐚𝐥𝐦

𝐮𝐞𝐫𝐚

𝐒𝐨𝐥𝐮𝐛𝐢𝐥𝐢𝐝

𝐚𝐝𝐝𝐞𝐥𝐠𝐚𝐬

𝐧𝐚𝐭𝐮𝐫𝐚𝐥

𝐞𝐧𝐞𝐥

𝐚𝐠𝐮𝐚

𝐟𝐫𝐞𝐬𝐜𝐚

1,0

0,800,90

0,700,600,50

0,40

0,30

0,20

0,150 10 20 30

Page 31: Propiedades Del Agua de Formación

31PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN DE McCOY, R.L.

𝑅𝑠𝑤𝑝=𝐴+𝐵𝑝+𝐶𝑝2

𝐴=2,12−3,45∗10− 3𝑇+3,59∗10−5𝑇 2

𝐵=0,0107−5,26∗10− 5𝑇 +1,48∗10−7𝑇 2

𝐶=−8,75∗10−7+3,9∗10− 9𝑇 −1.02∗10−11𝑇 2

Donde

Page 32: Propiedades Del Agua de Formación

32PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

El factor de corrección por salinidad está dado por:

CORRELACIÓN DE McCOY, R.L.

𝑅𝑠𝑤𝑅𝑠𝑤𝑝

=1−(0,0753−1.73∗10− 4𝑇 )𝑆

Donde, T en °F y S en % (1%=10.000ppm).

Page 33: Propiedades Del Agua de Formación

33PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/ECUACIONES DE ESTADO

EJEMPLO

Para un gas natural con un TDS de 20.000 ppm, presión de 5.000 lpca y 200 °F, determinar la solubilidad del gas natural en la salmuera.

Page 34: Propiedades Del Agua de Formación

34PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Correlación de Culberson, O.L y McKetta, J.J., Jr.

• Determinar A, B Y C con T= 200 °F

1,84729

SOLUCIÓN

𝐴=8,15839−6,12265∗10−2∗200+1,91663∗10− 4∗2002−2,1654∗10−7∗2003

Page 35: Propiedades Del Agua de Formación

35PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

* -2,177674

SOLUCIÓN

𝐵=1,01021∗10− 2−7,44241∗10−5∗200+3,05553∗10−7∗2002−2,94883∗10− 10∗2003

Page 36: Propiedades Del Agua de Formación

36PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝑅𝑠𝑤𝑝=1,84729+5,080336∗  10−3∗5.000−2,177674  ∗10−7∗5.0002

Correlación de Culberson, O.L y McKetta, J.J., Jr.

• Calcular solubilidad en agua

PCN/BN

22

SOLUCIÓN

Page 37: Propiedades Del Agua de Formación

37PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Rsw21,804785

=10−0,0840655∗ 2∗ 200−0,285854

• Ajuste por salinidad

𝑅𝑠𝑤=20,0252  PCN /BN

SOLUCIÓN

Page 38: Propiedades Del Agua de Formación

38PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Correlación de McCoy, R.L.

• Determinar A, B Y C con T= 200 °F

𝐴=2,12+3,45∗10−3∗200−3,59∗10− 5∗2002

𝐴=1,374

SOLUCIÓN

Page 39: Propiedades Del Agua de Formación

39PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝐵=0,0107−5,26∗10− 5∗200+1,48∗10−7∗2002

SOLUCIÓN

𝐶=−8,75∗10−7+3,9∗10− 9∗200−1,02∗10−11∗2002

-5,03

Page 40: Propiedades Del Agua de Formación

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

40

𝑅𝑠𝑤𝑝=1,374+6,1∗  10−3∗5.00 0−5,03  ∗10−7∗5.0002

• Calcular solubilidad en agua

19,299 PCN/BN

SOLUCIÓN

Page 41: Propiedades Del Agua de Formación

41PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

R sw19,299

=1− (0,0753−1 ,73∗10− 4∗200 )∗2

• Ajuste por salinidad

17,728 PCN/BN

Correlación PCN/BNMcCoy 17,728Culberson 20,025

SOLUCIÓN

Page 42: Propiedades Del Agua de Formación

42PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

FACTOR VOLUMÉTRICO DE FORMACIÓN DEL AGUA

DE FORMACIÓN

Representa el cambio en el volumen de la salmuera cuando es transportada del yacimiento a la superficie.

Las unidades son barriles en el yacimiento por barriles en superficie a condiciones estándar, bbl/STB

Page 43: Propiedades Del Agua de Formación

43PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

La solubilidad de los hidrocarburos gaseosos en agua es considerablemente pequeña en comparación con la cantidad de gas que puede se disuelto en el aceite; por lo tanto el gas disuelto tiene poco efecto en el factor volumétrico de formación del agua

FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fuente:http://www.gif-animados.net/agua/gotas/

Page 44: Propiedades Del Agua de Formación

44PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

La concentración y expansión debido a la disminución de temperatura y presión son pequeñas y equivalentes; por lo tanto, el factor volumétrico de formación del agua es numéricamente pequeño; raramente es mayor a 1,06 bbl yac/STB

FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fuente:http://www.gif-animados.net/agua/gotas/Fuente:http://www.canalgif.net/Gifs-animados/Clima/Termometros.asp

Page 45: Propiedades Del Agua de Formación

45PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fuente: SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992

FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓN

AB

C

0 100 200 300 400

1,14

1,12

1,10

1,08

1,06

1,04

1,02

1,00

0,98

A= Presión de VaporB= Agua pura saturada con gas natural a 5.000psiaC= Agua pura a 5.000 psia

Fact

or v

olum

étric

o de

l agu

a de

form

ació

n, b

bl/b

bl

Temperatura,°F

Page 46: Propiedades Del Agua de Formación

46PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fact

or v

olum

étric

o de

form

ació

n

𝐵𝑤𝑏

Presión de yacimiento 𝑃𝑏00

1.0

FORMA TÍPICA DEL FACTOR VOLUMÉTRICO DELAGUA DE FORMACIÓN COMO UNA FUNCIÓN DE LA PRESIÓN A TEMPERATURA CTE DEL YACIMIENTO

Page 47: Propiedades Del Agua de Formación

47PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

: factor volumétrico del agua de formación, bbl/STB. : corrección por presión de yacimiento, adimensional. : corrección por temperatura de yacimiento, adimensional.

Donde

𝐵𝑤=(1+∆𝑉𝑊𝑃 ) (1+∆𝑉𝑊𝑇 )

PARA CALCULAR EL FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓN

Correlación de McCain, W.D., Jr.

Page 48: Propiedades Del Agua de Formación

48PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Adicionalmente las curvas de cada gráfica se encuentran representadas por las siguientes correlaciones respectivamente:

∆𝑉𝑤𝑡=−1 ,0001∗10− 2+1,33391∗10−4𝑇 +5,50654∗10−7𝑇 2

∆𝑉𝑤𝑝=−1 ,95301∗10− 9𝑝𝑇−1,72834∗10−13𝑝2𝑇 −3,58922∗10−7𝑝−2 ,25341∗10−10𝑝2

PARA CALCULAR EL FACTOR VOLUMETRICO DE FORMACIÓN DEL AGUA DE FORMACIÓN

Page 49: Propiedades Del Agua de Formación

49PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/ECUACIONES DE ESTADO

EJEMPLO

Usando las correlaciones de McCain, determinar el factor volumétrico de una salmuera conteniendo 20.000 ppm de sólidos disueltos a una presión de 5.000 lpca y una temperatura de 200°F.

Page 50: Propiedades Del Agua de Formación

50PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Gráfica Ecuación = -0, 108 = -0,102

= 0,039 = 0,039870= 1,02806 BY/BN

SOLUCIÓN

Page 51: Propiedades Del Agua de Formación

51PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

SOLUCIÓN

-0,002

-0,004

-0,008

-0,0010

-0,0012

-0,006

100 200 500

5000 lpca

4000 lpca

3000 lpca

2000 lpca

1000 lpca

∆ Vwp

TEMPERATURA ◦F

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

100 200 300

TEMPERATURA ◦FFuente: Correlaciones Numéricas P.V.T Carlos Banzer.

∆Vwp como función de presión y temperatura del yacimiento ∆Vwt como función de presión y temperatura del yacimiento

∆Vwt

Page 52: Propiedades Del Agua de Formación

52PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Resistencia a fluir

Baja, a condiciones de yacimiento

Menores a 1cp

Disminuye a la mitad a medida que PR disminuye a 12.000 psia a 1.000 psia

VISCOSIDAD DEL AGUA DE FORMACIÓN

Page 53: Propiedades Del Agua de Formación

53PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Una determinación de la viscosidad del agua de formación es posible gracias a los resultados obtenidos por Beal.

VISCOSIDAD DEL AGUA DE FORMACIÓN

Page 54: Propiedades Del Agua de Formación

54PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

VISCOSIDAD DE AGUA PURA Vs TEMPERATURA

Fuente: SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992

TEMPERATURA,°F

VISC

OSI

DAD

, cp

1,81,71,61,51,41,31,21,1

10,90,80,70,60,50,40,30,20,1

20 60 100 140 180 220 260 300

La curva es promedio entre 14,2 y 7100psia

Page 55: Propiedades Del Agua de Formación

55PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

RELACIÓN DE VISCOSIDAD ENTRE AGUA SALADA Y PURA Vs SALINIDAD

Fuente: SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992. Modificado.

0 4 8 12 16 20SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES,%

241,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,6

1,5

Viscosidad

𝐬𝐚𝐥𝐦

𝐮𝐞𝐫𝐚

Viscosidad

𝐚𝐠𝐮𝐚

𝐩𝐮𝐫𝐚

300°F

150°F60°F

200°F

Page 56: Propiedades Del Agua de Formación

56PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DEL AGUA DE FORMACIÓN

PRESIÓN

TEMPERATURA

SOLIDOS DISUELTOS

Presión de yacimiento, psia

Visc

osid

ad d

e la

sa

lmue

ra, c

p

12.0000

0

1,0

Fuente: MCCAIN, William, D. Jr. “The Properties of Petroleum Fluids”. PennWell. 2ª Ed.

Page 57: Propiedades Del Agua de Formación

57PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DEL AGUA DE FORMACIÓN

Salmuera 60000ppm a 147lpca a 14.2 lpca. a 7100 lpca. a la presión de vapor

Visc

osid

ad d

inám

ica,

Cp.

2,0

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

050 100 150 200 250 300

Temperatura °F

CORRELACIÓNVAN WINGEN

Fuente: Correlaciones Numéricas P.V.T Carlos Banzer. Pág. 127

Page 58: Propiedades Del Agua de Formación

58PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN VAN WINGEN

¿

Las curvas en esta figura sugieren que los efectos de presión y salinidad son despreciables.

Aproximación promedio a las curvas de la Figura.

Page 59: Propiedades Del Agua de Formación

59

2

1,8

1,6

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

25% NaCl

24

1612

208

0

0 80 120 150 200 240 280 320 360 400TEMPERATURA °F

VISC

OSI

DAD

DEL

AG

UA

Y SA

LMU

ERA

A 1

atm

, Cp

4

10000

lpc8000 600040002000

1.141.121.101.081.061.041.021.00 100 200 300 400

FACTOR

DE COR

RECCIÓN

TEMPERATURA °FFACTOR DE CORRECCIÓN POR PRESIÓN EN FUNCIÓN DE TEMPERATURA SE APLICA A SALMUERAS

Fuente: Correlaciones Numéricas P.V.T Carlos Banzer. Pág. 128

CORRELACIÓN MATTHEWS, CS Y RUSSEL

Fig. (1)

Page 60: Propiedades Del Agua de Formación

60PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN MATTHEWS, CS Y RUSSEL

Ajuste de las curvas de la figura anterior:

𝜇𝑤=𝐴+𝐵𝑇

T: Temperatura en °FS: Salinidad , % por peso de sólidos disueltos (1%=10.000ppm)

Page 61: Propiedades Del Agua de Formación

61PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

El factor de corrección por presión:

)

Estas correlaciones fueron desarrolladas para el siguiente rango de datos :

• Ρ ≤ 10.000 Lpca• 60 ≤T(°F)≤ 400• S (%) ≤ 26

CORRELACIÓN MATTHEWS, CS Y RUSSEL

Page 62: Propiedades Del Agua de Formación

62PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN Mc Cain , W.D., Jr.

Esta correlación es un ajuste de las curvas de la Fig. (1) , dentro de un 5% para temperaturas entre 100 Y 400°F y salinidades hasta 26%, está dada por:

Page 63: Propiedades Del Agua de Formación

63PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝜇𝑊𝐼=𝐴𝑇𝐵

𝑩=−1,12166+2 ,63951∗10 ‾ ²𝑆– 6,79461∗10⁻ ⁴𝑆 ²−5,47119∗10⁻ ⁵𝑆 ³+1,55586∗10⁻⁶𝑆 ⁴T : Temperatura , °F.S : Salinidad , % por peso de sólidos disueltos ( 1% = 10.000ppm)

CORRELACIÓN Mc Cain , W.D., Jr.

A = 109,574-8,40564 S + 0,313314 S + 8,722213*10² ⁻ S³ ³

Page 64: Propiedades Del Agua de Formación

64PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

La ecuación ajusta la curva de la figura en un 4% para presiones menores a 10.000 lpca y en 7% para presiones entre 10.000 y 14.000 lpca

CORRELACIÓN Mc Cain , W.D., Jr.

Page 65: Propiedades Del Agua de Formación

65PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN Mc Cain , W.D., Jr.

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.0001,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

𝐕𝐈𝐒𝐂𝐎𝐒𝐈𝐃𝐀𝐃𝐃𝐄𝐋𝐀𝐆𝐔𝐀𝐕𝐈𝐒𝐂𝐎𝐒𝐈𝐃𝐀𝐃𝐃𝐄𝐋 𝐀𝐆𝐔𝐀𝐀𝟏𝐀𝐓𝐌

PRESIÓN , lpcaFuente: Correlaciones Numéricas P.V.T Carlos Banzer. Pág. 129

Factor de corrección por presión

𝜇𝑤𝜇𝑤𝐼

=0,9994+4,0295∗10− 5𝑃+3,1062∗10− 9𝑃2

Page 66: Propiedades Del Agua de Formación

66PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

CORRELACIÓN DE McCoy , R.L.:

𝐶=0,02414∗10( 247,8𝑇− 140)

Donde :

La corrección de por salinidad está dada por :

Page 67: Propiedades Del Agua de Formación

67PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/ECUACIONES DE ESTADO

EJEMPLO

Utilizando las correlaciones de Van Wingen , Matthews C.S y Russel, D.G, McCain, W.D.Jr y de McCoy, R.L. , determinar la viscosidad de una salmuera conteniendo 20.000ppm de solidos disueltos a una presión de 5.000 lpca y una temperatura de 200°F .

Page 68: Propiedades Del Agua de Formación

68PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

SOLUCIÓN

CORRELACIÓN VAN WINGEN

Por medio de la fig. (1) o de la ecuación de Van Wingen , hallamos :

¿

¿

Page 69: Propiedades Del Agua de Formación

69PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

GRAFICA 0,32ECUACIÓN 0,313

𝜇𝑤=0,313𝑐𝑝

SOLUCIÓN

Page 70: Propiedades Del Agua de Formación

70PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

SOLUCIÓN

Por medio de la figura:

𝜇𝑤=0,32

Fuente: Correlaciones Numéricas P.V.T Carlos Banzer. Pág. 127

Page 71: Propiedades Del Agua de Formación

71

2

1,8

1,6

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

25% NaCl

24

1612

208

0

0 80 120 150 200 240 280 320 360 400TEMPERATURA °F

VISC

OSI

DAD

DEL

AG

UA

Y SA

LMU

ERA

A 1

atm

, Cp

4

10000

lpc8000 600040002000

1.141.121.101.081.061.041.021.00 100 200 300 400

FACTOR

DE COR

RECCIÓN

TEMPERATURA °FFACTOR DE CORRECCIÓN POR PRESIÓN EN FUNCIÓN DE TEMPERATURA SE APLICA A SALMUERAS

Fuente: Correlaciones Numéricas P.V.T Carlos Banzer. Pág. 128

𝝁𝑾𝑰=𝟎 ,𝟑

f = 1,016CORRELACIÓN MATTHEWS, C.S Y RUSSEL

SOLUCIÓN

Page 72: Propiedades Del Agua de Formación

72PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

= 0,30983𝐴=−0,04518+0,009313 (0,02 )−0,000393 (0,02 )2=−0,04333312

Usando la ecuación obtenemos :

CORRELACIÓN MATTHEWS, C.S Y RUSSEL, D.G

SOLUCIÓN

= 70,6340383

Page 73: Propiedades Del Agua de Formación

73PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

)

= 1,0

El factor de corrección por presión está dado por :

𝜇𝑤=1,0∗0,30983=0,30983

GRAFICA 0,348ECUACIÓN 0,30983

SOLUCIÓN

Page 74: Propiedades Del Agua de Formación

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

SOLUCIÓN CORRELACIÓN Mc Cain , W.D., Jr.

𝜇𝑊𝐼=𝐴𝑇𝐵

A = 109,574-8,40564 (0,02) + 0,313314(0,02) + 8,722213*10² ⁻ (0,02) = ³ ³109,4060126

= 0,287927

74

Page 75: Propiedades Del Agua de Formación

75PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝜇𝑤𝜇𝑤𝐼

=0,9994+4,0295∗10− 5𝑃+3,1062∗10− 9𝑃2

1,279

0,287927*1,279 = 0,3681

SOLUCIÓN

𝑩=−1,12166+2 ,63951∗10 ‾ ²𝑆– 6,79461∗10⁻ ⁴ (0,02) ²−5,47119∗10⁻ ⁵(0,02) ³+1,55586∗10⁻⁶(0,02) ⁴=−1,12113237

Page 76: Propiedades Del Agua de Formación

76PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

MÉTODO GRAFICO CORRELACIÓN McCAIN

Al igual que para la correlación de Matthews y Russel , se lee de la grafica

𝝁𝑾𝑰=𝟎 ,𝟑

SOLUCIÓN

Page 77: Propiedades Del Agua de Formación

77

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.0001,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

𝐕𝐈𝐒𝐂𝐎𝐒𝐈𝐃𝐀𝐃𝐃𝐄𝐋𝐀𝐆𝐔𝐀𝐕𝐈𝐒𝐂𝐎𝐒𝐈𝐃𝐀𝐃𝐃𝐄𝐋 𝐀𝐆𝐔𝐀𝐀𝟏𝐀𝐓𝐌

PRESIÓN , lpca

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fuente: Correlaciones Numéricas P.V.T Carlos Banzer. Pág. 129

leemos el factor de corrección por presión =1,27

SOLUCIÓN

𝜇𝑤=1,27∗0,3=0,381

Page 78: Propiedades Del Agua de Formación

78PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

SOLUCIÓN

CORRELACIÓN DE McCoy , R.L.:

µ𝑤𝑝=0,02414∗10( 247,8366,48−140 )

=0,299𝑐𝑝

Donde :

La corrección de por salinidad está dada por :

𝜇𝑤𝜇𝑤𝑝

=1,0 = *1,00 =0,299 POR LO TANTO

Page 79: Propiedades Del Agua de Formación

79PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COEFICIENTE COMPRESIBILIDAD DELAGUA DE FORMACIÓN

Fuente:http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1089/A5.pdf?sequence=5

Por medio de esta gráfica se puede observar que el coeficiente de compresibilidad isotérmica del aceite presenta una discontinuidad en el punto de burbujeo.

Expansión del agua de formación

Incremento del volumen del sistema

Coefi

cien

te d

e co

mpr

esib

ilida

d is

otér

mic

a,

Presión del yacimiento, psia𝑃𝑏

Page 80: Propiedades Del Agua de Formación

80PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

La compresibilidad del agua es influenciada por la presión, temperatura, gas en solución y por los sólidos disueltos.

COMPRESIBILIDAD DELAGUA A PRESIÓN POR ENCIMA DEL PUNTO DE BURBUJA

𝐶𝑊=− 1𝑉𝑊 (𝜕𝑉𝑊𝜕𝑃 )

𝑇

𝐶𝑊=− 1𝑃𝑊 (𝜕𝐵𝑊𝜕𝑃 )

𝑇

𝐶𝑊= 1𝑃𝑊 ( 𝜕𝑃𝑊𝜕𝑃 )

𝑇

Page 81: Propiedades Del Agua de Formación

81PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fuente: SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992 . Modificado.

COMPRESIBILIDAD DEL AGUA PURA

2,4

2,6

100 140 180 220 26060

2,8

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

TEMPERATURA °F

COM

PRES

IBIL

IDAD

DEL

AG

UA

C bb

l/bb

l psi

1000 psi

2000

3000 4000 5000 6000

Page 82: Propiedades Del Agua de Formación

82PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Fuente: SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992

CORRECCIÓN DE LA SOLUBILIDAD POR GAS EN SOLUCIÓN

0 5 10 15 200,7

0,8

0,9

1,0

SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES, % peso

𝑪𝒘𝒅𝒆𝒍𝒂

𝑺𝒂𝒍𝒎

𝒖𝒆𝒓𝒂

𝑪𝒘𝒅𝒆𝑨𝒈𝒖𝒂𝑷𝒖𝒓𝒂

Presión, psia20.00010.000

0

Page 83: Propiedades Del Agua de Formación

83PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

1. Correlación de Dodson, C.R. y Standing, M.B.  

Donde 

PRESIONES POR ENCIMA DEL PUNTO DE BURBUJA

Page 84: Propiedades Del Agua de Formación

84PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

PRESIONES POR ENCIMA DEL PUNTO DE BURBUJA

El factor de corrección de Cwp por solubilidad del gas

𝐶𝑤𝐶𝑤𝑝

=1+8 ,9∗10− 3𝑅𝑤

Donde Rw es la solubilidad del gas en el agua en PCN/BN.

Page 85: Propiedades Del Agua de Formación

85PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

La corrección de Cwp por efectos de sólidos disueltos

𝐶𝑊𝐶𝑊𝑃

=1+𝑆0 ,7 (−5 ,2∗10− 2+2 ,7∗10− 4𝑇 −1 ,14∗10−6𝑇 2+1 ,121∗10−9𝑇 3 )

Donde, T se da en ⁰F y S (salinidad) en porcentaje por peso de sólidos disueltos (1%=10.000 ppm).

PRESIONES POR ENCIMA DEL PUNTO DE BURBUJA

Page 86: Propiedades Del Agua de Formación

86PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

2. Correlación de Osif, T.L:

𝑪𝒘=𝟏

𝟕 ,𝟎𝟑𝟑𝐩+𝟓𝟒𝟏 ,𝟓𝑺−𝟓𝟑𝟕𝑻 +𝟒𝟎𝟑 .𝟑𝟎𝟎

Los rangos son: 1.000<ρ<20.000 200< T(⁰F)<270 0<S<200

Donde:P en lpca, T en ⁰F y S (salinidad) en grs/litro.

PRESIONES POR ENCIMA DEL PUNTO DE BURBUJA

Page 87: Propiedades Del Agua de Formación

87PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

COMPRESIBILIDAD DELAGUA A PRESIÓN BAJO EL

PUNTO DE BURBUJA

𝐶𝑊=− 1𝐵𝑊 [(𝜕𝐵𝑊𝜕𝑃 )

𝑇

−𝐵𝑔(𝜕𝑅𝑆𝑊𝜕𝑃 )𝑇 ]

SE CALCULA CON:

Page 88: Propiedades Del Agua de Formación

88PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000

0,002

0,004

0,006

0,008

PRESIÓN, psia

, -PS

I

0

Promedio para todas las temperaturas desde 100°F hasta 250°F

Error promedio desde 150°F hasta 250°F es 9,5% máximo error es 15%

AGUA FRESCA

Fuente: MCCAIN, William, D. Jr. “The Properties of Petroleum Fluids”. PennWell. 2ª Ed.

COMPRESIBILIDAD DEL AGUA

Page 89: Propiedades Del Agua de Formación

89PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

PRESIONES POR DEBAJO DEL PUNTO DE BURBUJA

El primer término de esta ecuación es Cw a presiones mayores a la presión del punto de burbujeo y se determina mediante las correlaciones anteriormente presentadas.

El segundo término se determina separándolo en tres partes:

Page 90: Propiedades Del Agua de Formación

90PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

Calculando el factor volumétrico del agua utilizando la siguiente ecuación:

𝑩𝑾=¿ (1+∆𝑽𝒘𝒑 ) (1+∆𝑽 𝒘𝒕 )¿

Calculando el factor volumétrico de la formación del gas.

𝑩𝒘 𝒈=0,00502𝒁𝑻𝑷 ( 𝒃𝒃𝒍𝒔𝒄𝒇 )

PRESIONES POR DEBAJO DEL PUNTO DE BURBUJA

Page 91: Propiedades Del Agua de Formación

91PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

PRESIONES POR DEBAJO DEL PUNTO DE BURBUJA

Se debe usar un valor de 0,63 para la gravedad específica del gas despedido del agua, éste debe ser tratado como gas natural.

Por lo tanto calculamos la temperatura pseudocrítica y la presión pseudocrítica del gas natural.

Con estos datos se calculan la presión y temperatura pseudoreducida.

Seguidamente se calcula el Z de la gráfica de standing and kats.

Page 92: Propiedades Del Agua de Formación

92PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

INDICE DE SATURACIÓN

𝐼𝑆𝐿=𝑝𝐻−𝑝𝐻 𝑠

𝑝𝐻 𝑠=𝑝𝐾 2′ +𝑝𝐶𝑎2+¿−𝑝𝐾𝑠

′ − log (2 [ 𝐴𝑙𝑘] )− 𝑙𝑜𝑔(𝛾 ¿¿𝑚)¿ ¿

Índice de saturación de Langelier

Índice de estabilidad de Stiff y Davis

Page 93: Propiedades Del Agua de Formación

93PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE SATURACIÓN LANGELIER

Concentraciones de solidos totales

disueltos menores a 10.000 ppm

Concepto teórico de saturación

Concentración de CaCO3

Page 94: Propiedades Del Agua de Formación

94PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE SATURACIÓN LANGELIERISL

Positivo

Depositacion de CaCO3

Negativo

El agua disolverá CaCO3

0Un ligero cambio de temperatura, presión o

concentración de CaCO3,cambiara el ISL

Page 95: Propiedades Del Agua de Formación

95PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

GRAFICA PARA EL CALCULO DE ISL

Fuente: The water handbook

Page 96: Propiedades Del Agua de Formación

96PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/ECUACIONES DE ESTADO

EJEMPLO

Alcalinidad: 190 mg de CaCO3/l pH: 6,8Temperatura: 70 FDureza: 240 mg de CaCO3 / l

Page 97: Propiedades Del Agua de Formación

97PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

7,3

SOLUCIÓN

Page 98: Propiedades Del Agua de Formación

98PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝐼𝑆𝐿=𝑝𝐻−𝑝𝐻 𝑠

−0 ,5=6 ,8−7 ,3

SOLUCIÓN

EL AGUA ESTÁ CERCANA A LA SATURACIÓN

Page 99: Propiedades Del Agua de Formación

99PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

Concentraciones de solidos totales

disueltos mayores a 10.000 ppm

Especial para salmueras de

yacimientos de petróleo

Introducción de la fuerza iónica

Page 100: Propiedades Del Agua de Formación

100PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

𝑝𝐻 𝑠=𝑝𝐾 2′ +𝑝𝐶𝑎2+¿−𝑝𝐾𝑠

′ − log (2 [ 𝐴𝑙𝑘] )− 𝑙𝑜𝑔(𝛾 ¿¿𝑚)¿ ¿

: logaritmo de la constante de fuerza iónica monoatómica

: logaritmo de la concentración de calcio

: logaritmo de la constante de fuerza iónica biatómica

: logaritmo de la alcalinidad del agua

: logaritmo de coeficiente de actividad de los iones monovalentes

Page 101: Propiedades Del Agua de Formación

101PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝑝𝐾 2′

𝐼 (𝑀 )=(2,5𝑥10−5[𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑚𝑔 ])∗(𝑆𝑇𝐷 [𝑚𝑔𝑙 ])

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

𝑆𝑖 𝐼<0,5𝑀 𝑙𝑜𝑔 (𝛾𝑚 )=−𝐴𝑍2( √𝐼1+√ 𝐼

−0,2∗𝐼 )

Page 102: Propiedades Del Agua de Formación

102PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝑆𝑖 0,5𝑀<𝐼<1,0𝑀

A = 1,28 x 106 *D =constante dieléctrica del agua y tiene un valor de 78,3T = temperatura del agua en grados Kelvin.Z = número de oxidación de las especies químicas en cuestiones, que para iones monovalentes es 1

𝑙𝑜𝑔 (𝛾𝑚 )=−𝐴𝑍2( √𝐼1+√ 𝐼 )

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

Page 103: Propiedades Del Agua de Formación

103PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

𝑝𝐾 2′

𝑝𝐾 2=2 .902,39𝑇

+0,02379 (𝑇 )−6,498

𝐾 2=10−𝑝𝐾2

𝑙𝑜𝑔 (𝛾𝑑)=− 𝐴𝑍2( √ 𝐼1+√𝐼 )

Page 104: Propiedades Del Agua de Formación

104PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

𝐾 2′=𝐾 2

𝛾𝐷

𝑝𝐾 2′= log ( 1

𝐾 2′ )

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

Page 105: Propiedades Del Agua de Formación

105PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

𝑝𝐾 𝑠′

𝑝𝐾 𝑠=0,01183∗𝑡+8,03

𝐾 𝑠=10−𝑝𝐾𝑠

𝐾 𝑠′ =𝐾 𝑠

(𝛾𝑑)2𝑝𝐾 𝑠

′ =𝑙𝑜𝑔 ( 1𝐾 𝑠′ )

Page 106: Propiedades Del Agua de Formación

106PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

𝐶𝑎2+¿[𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 ]= [𝐶𝑎+2 (𝑚𝑔𝑙 )]∗ 10− 3

40¿

𝑝𝐶𝑎2+¿=log ¿¿

𝑝𝐶𝑎2+¿ ¿

Page 107: Propiedades Del Agua de Formación

107PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE STIFF Y DAVIS

[𝐴𝑙𝑘(𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 ) ]= [𝐶𝑎𝐶𝑂3( 𝑚𝑔𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 ) ]∗10− 3

100

log (2 [𝐴𝑙𝑘 ] )

Page 108: Propiedades Del Agua de Formación

108PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

NORMATIVIDAD PARA EL VERTIMIENTO DE AGUAS

DECRETO 1594 DE 1984

DECRETO 3930 DE 2010

PROYECTO DE NORMA

Page 109: Propiedades Del Agua de Formación

109PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

DECRETO 1594 DE 1984

Se sientan las bases para el vertimiento de aguas.

Se establecen las EMAR (Entidades encargadas del manejo y administración del recurso)

Se presentan los valores máximos de pH, temperatura, cantidad de grasas y aceites, carga máxima permisible y demás elementos que regulan el vertimiento de las aguas .

Page 110: Propiedades Del Agua de Formación

110PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

DECRETO 3930 DE 2010

Actualmente establece las disposiciones relacionadas con los usos del recurso hídrico, el Ordenamiento y los vertimientos al recurso hídrico

Parámetros específicos del agua para que pueda ser usada en diversas actividades.

Solo se permite la inyección de las aguas provenientes de la exploración y explotación petrolífera y de gas natural, siempre y cuando no se impida el uso actual o potencial del acuífero.

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111PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

PROYECTO DE NORMA

Busca generar estándares de

vertimientos en cada industria

Se establecen los parámetros y valores

límites máximos permisibles en

vertimientos puntuales.

Se muestran en tablas los parámetros y sus

valores maximos

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112PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

PARÁMETRO UNIDADESVALORES LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES

CUERPO DE AGUA SUPERFICIAL ALCANTARILLADO PÚBLICO

GeneralesDemanda Química de Oxígeno (DQO) mg/L O2 400,0 600,0

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) mg/L O2 200,0 300,0

Sólidos Suspendidos Totales (SST) mg/L 180,0 200,0Sólidos Sedimentables (SSED) mL/L 5,0 10,0Grasas y Aceites mg/L 50,0 50,0Fenoles mg/L 0,2 0,2Sustancias Activas al Azul de Metileno (SAAM) mg/L 15,0 15,0

HidrocarburosHidrocarburos Totales (HTP) mg/L 10,0 10,0

NutrientesFósforo Total (P) mg/L 3,0 5,0

Compuestos NitrogenadosNitrógeno Total (N) (*) mg/L 10,0 (*) 10,0 (*)

Fuente: Proyecto de norma. Modificado

PROYECTO DE NORMA

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113PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

La producción de este fluido ha llegado a ser de preocupación para la industria petrolera, debido a que esta agua se tiene que tratar cuidadosamente y el costo de este proceso es elevadoEl agua de formación tiene que ser reinyectadaProducción del agua de formación se incrementa

a medida que el reservorio de petróleo/gas es drenado

AGUA DE FORMACIÓN

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114PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

El costo de la producción de petróleos con un alto contenido de agua es mas elevado

De acuerdo a las leyes ambientales de cada país esta agua puede ser reinyectada o descargada en el medio ambiente siempre y cuando cumpla con las especificaciones y parámetros químicos.

El proceso de re-inyección es costoso

AGUA DE FORMACIÓN

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115PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

BIBLIOGRAFÍA

• MCCAIN, William D, jr. The properties of petroleum fluids. 2da edicion. Oklahoma. Pennweell books, 1990.

• Oilfield Waters Sistems Second Edition , DR Charles C.

Patton

• Correlaciones Numéricas P.V.T , Carlso Bánzer S.

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116PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

• Capitulo II Propiedades de los Fluidos- UNAM

• La Dureza del Agua, Seminario Agua, Especializacion y

Maestría en Ingeniería Ambiental.Universidad Tecnológica

Nacional.• MacCain William D. The Properties of Petroleum Fluids.

Second Edition.

• SMITH, Charles R.; TRACY, G. W.; FARRAR, Lance, R. “Applied Reservoir Engineering”. Vol. 1. OGCI Publications. 1992. (Modificado)

BIBLIOGRAFÍA

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117PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO

PREGUNTA

S

TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

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118PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO TERCERA UNIDAD/PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN

FIN DE PROPIEDADES DEL AGUA DE FORMACIÓN