Ingeniera de Yacimientos de GasDiagrama de Fases: Un diagrama de
fases es una representacin grfica de las condiciones de presin y
temperatura en la que existen los slidos, lquidos y gases. Para los
hidrocarburos se han clasificado los yacimientos de acuerdo a un
diagrama de fases (Composicin). Los yacimientos suelen clasificarse
por las condiciones de temperatura y presin inciales respecto a la
regin gas-petrleo (dos fases), en estos diagramas se relacionan
temperatura y presin.Diagrama de Fases Figura 4: Clasificacin
Termodinmica:a) Yacimientos de petrleo: Sus condiciones iniciales
de presin y temperatura caen en la regin liquida de una sola fase,
el yacimiento es conocido como subsaturado y al bajar la presin el
fluido retiene todo el gas en solucin hasta que decline la presin
al punto de burbujeo a partir del cual comienza la liberacin de
gas. La temperatura del yacimiento es mucho menor que la
temperatura crtica.b) Yacimientos de gas seco: Se caracterizan
porque su temperatura es mucho mayor que la temperatura crtica y no
ocurre condensacin como producto de la cada de presin que se
presenta durante la produccin en el yacimiento, ni en superficie.c)
Yacimientos de gas hmedo: Presentan caractersticas similares a las
del caso anterior slo que aqu durante la produccin puede
condensarse cierto porcentaje de gas al alcanzarse la regin bifsica
como consecuencia de la cada de presin y temperatura en
superficie.d) Yacimientos de gas condensado: Son aquellos cuyas
temperatura est entre la crtica y la cricondentrmica, por lo cual,
prevalecen las condiciones bifsicas durante la vida del
yacimiento.Figura 4 Diagrama de Fases de una Mezcla de
Hidrocarburos.
Existen varios trminos importantes a destacar en el grfico
mostrado que son:Punto de Burbujeo (Pb): es la presin mnima en la
cual estando en fase liquida se forma la primera burbuja de
gas.Punto de roco (Pr): es la presin mnima en la cual estando en
fase gaseosa se forma la primera gota de lquido.Curva de Burbujeo:
son los puntos de fase liquida en los cuales aparece la primera
burbuja de gas.Curva de roco: son los puntos en la fase gaseosa en
los cuales aparece la primera gota de lquido.Punto cricondembrico
(Pcdb): es la presin mxima en la cual coexiste gas y lquidoPunto
Cridondentrmico (Tcdet): mxima temperatura en la cual coexiste la
fase lquida y gaseosa.Zona de condensacin retrograda: puede
definirse como, la condensacin de lquido durante la expansin de gas
a temperatura constante o la condensacin de lquido durante
calentamiento de gas a presin constante.Punto Crtico: es el punto
en el cual convergen las curvas de roco y de burbujeo.CLASIFICACIN
DE LOS YACIMIENTOS, segn:Estructura Geolgica: Geolgicamente, los
yacimientos se clasifican en estructurales, estratigrficos y
combinados. La trampa de hidrocarburos es una condicin geolgica de
las rocas del subsuelo que permite la acumulacin del petrleo o del
gas natural. Las trampas pueden ser de origen estructural (pliegues
y fallas) o estratigraficos (lentes, acuamiento de rocas porosas
contra rocas no porosas denominadas rocas sellos).Estructurales:
Son consecuencia directa de los cambios geolgicos producidos por
las fuerzas subterrneas por la deformacin de los estratos del
subsuelo, causada por fallas (fracturas con desplazamientos) y
plegamientos.
Estratigrficos: Son aquellos en los que el factor principal que
determina la trampa es la variacin del tipo de roca originadas por
cambios laterales y verticales en la porosidad de las rocas. Se
forman generalmente cuando ha desaparecido la continuidad de una
roca porosa. Su presencia est relacionada con el ambiente en el
cual se depositaron los estratos y con el sitio que ocupan en la
cuenca.
Combinados: Muchos yacimientos de petrleo y/o gas se consideran
constituidos por combinacin de trampas. Ello significa que tanto el
aspecto estructural (combinacin de pliegues y/o fallas) como los
cambios estratigrficos en el estrato que forma el yacimiento
(cambios de porosidad de las rocas), influenciaron el
entrampamiento de los hidrocarburos. Pero siempre se requiere una
estructura para que exista la acumulacin petrolfera, ya que el
contenido original del yacimiento se acumula porque el petrleo
emigra buzamiento arriba.
Clasificacin de Acuerdo al Punto de Burbuja: el punto de burbuja
o de burbujeo es una fase lquida con una cantidad infinitesimal de
gas, es otros trminos es cuando aparece la primera burbuja. De
acuerdo a este punto se obtiene la siguiente clasificacin:1.
Subsaturados: En estos yacimientos la presin inicial es mayor que
la presin de burbuja, por ende el gas se encuentra an disuelto en
el petrleo y no hay volumen inicial de capa de gas. Inicialmente se
encuentra en la fase lquida, eventualmente las burbujas de gas se
desprende una vez alcanzado el punto de burbuja, en donde el gas
liberado posteriormente se aglutina hasta tener condiciones de
flujo al pozo en cantidades cada vez ms incrementable, mientras que
el flujo de crudo decrece gradualmente.2. Saturados: En estos
yacimientos la presin inicial es menor o igual que la presin de
burbuja, por ende el yacimiento es bifsico, contiene una zona
lquida y otra gaseosa. Punto B y C de la Fig. 1.2.a. Debido a que
la composicin del gas y el crudo son diferentes, estas pueden
representarse por diagramas de fases individuales que tienen poca
relacin entre ellas o en composicin. La zona lquida est en su punto
de burbuja y ser producida como un yacimiento subsaturado
modificado con la presencia de la capa de gas. La capa de gas est
en el punto de roco (fase gaseosa con una cantidad infinitesimal de
lquido) y podra ser retrgrada o no retrgrada. El comportamiento
retrgado se produce por la disminucin de presin que produce
condensacin en parte de la mezcla.
Clasificacin de Acuerdo al Estado de los Fluidos: 1. Petrleo
negro. Consiste de una amplia variedad de especies qumicas que
incluyen molculas grandes, pesadas y no voltiles. El punto crtico
est localizado hacia la pendiente de la curva. Las lneas
(iso-volumtricas o de calidad) estn uniformemente espaciadas y
tienen un rango de temperatura amplio. Los primeros crudos de este
tipo fueron de color negro, de all su nombre.2. Petrleo voltil. El
rango de temperatura es ms pequeo que en petrleo negro. La
temperatura crtica, Tcr, es tambin menor que en crudos negros y est
cerca de la temperatura del yacimiento, TR (Tcr > TR). Las lneas
de calidad no estn igualmente espaciadas y estn desplazadas hacia
arriba hacia el punto de burbuja. Una pequea reduccin en presin por
debajo del punto de burbuja causa una liberacin enorme de gas.
Hasta un 50 % de estos crudos puede convertirse en gas en el
yacimiento cuando la presin cae unos cientos psi debajo del punto
de burbuja.3. Gas condensado (retrgrados). El diagrama de fases es
menor que el de los aceites negros y el punto crtico est bien por
debajo y a la izquierda de la envolvente. Esto es el resultado de
gases retrgrados conteniendo muy pocos hidrocarburos pesados que
los crudos. La (Tcr < TR) y el punto cricondentrmico es mayor
que TR. A medida que la presin cae, el lquido, normalmente claro,
se condensa y se forma lquido en el yacimiento, el cual normalmente
no fluye y no puede producirse.
4. Gas hmedo. Todo el diagrama de fases de la mezcla de
hidrocarburos con molculas predominantemente pequeas yacen debajo
de la temperatura del yacimiento. La lnea de presin no entra la
envolvente y por tanto no se forma lquido en el yacimiento, pero si
en superficie (dos fases). La gravedad, mayor de 60 API, de los
lquidos es similar a la de los gases retrgrados. La gravedad se
mantiene constante y el color de los lquidos es transparente.
5. Gas seco. Est formado principalmente por metano y algunos
intermedios. El diagrama de fases muestra una mezcla de
hidrocarburos gaseosa tanto en superficie como en el yacimiento. No
hay presencia de lquidos ni en yacimiento ni superficie. Sin
embargo, a temperaturas criognicas, menores de 50 F, se puede
obtener luido de estos gases.6. Asfaltnicos. En estos yacimientos,
las condiciones iniciales del yacimiento estn muy por encima y a la
izquierda del punto crtico. El rango de temperatura es bastante
amplio. Estos no se vaporizan ni tiene punto crtico.
Clasificacin de Acuerdo al Mecanismo de Produccin: La produccin
inicial de hidrocarburos est acompaada por el uso de la energa
natural de este y normalmente se conoce como produccin primaria. El
petrleo y el gas son desplazados hacia los pozos productores bajo
produccin primaria mediante a) expansin de fluido, b)
desplazamiento de fluidos, c) drenaje gravitacional y d) expulsin
capilar. Cuando no existe ni acufero ni inyeccin de fluidos, el
recobro de hidrocarburos se debe principalmente a la expansin del
fluido, sin embargo en crudo, este podra producirse mediante
drenaje gravitacional. El uso de gas natural o inyeccin de agua es
llamado produccin secundaria y su principal propsito es mantener la
presin del yacimiento (adicin de energa), de modo que el trmino
mantenimiento de presin normalmente se usa para describir procesos
de recobro secundario. Cuando el agua procede de un acufero o es
inyectada en los pozos, el recobro es acompaado por un mecanismo de
desplazamiento, el cual puede ser ayudado por drenaje gravitacional
o expulsin capilar. El gas se inyecta como fluido de desplazamiento
para ayudar al recobro de crudo y tambin como gas cclico para
recuperar condensados.