Propiedades Termodinámicas de Gases Naturales y Factores de Volumen de Formación en Yacimientos

Propiedades Fundamentales de Gases Naturales y Fluidos de Yacimiento

Características Físicas de las Mezclas de Gases

Peso Molecular Aparente de una Mezcla de Gases

El peso molecular para una mezcla con $n$-componentes ($n_{comp}$) se denomina el peso molecular promedio molar o aparente de la mezcla y se determina mediante la siguiente relación:

Densidad Específica de un Gas (Densidad Relativa)

La densidad relativa de un gas, $\gamma_g$, es la relación de la densidad del gas a la densidad del aire seco, ambas medidas a la misma presión y temperatura. La densidad específica del gas se expresa en forma de ecuación como:

Moles y Fracción Mol

Una libra mol (lbm-mol) es una cantidad de materia con una masa en libras igual al peso molecular. La fracción mol de un componente puro en una mezcla es el número de libras masa-mol (lbm-mol) de ese componente dividido por el número total de moles de todos los componentes de la mezcla. Para un sistema con $n$-componentes, la fracción mol se define como:

Factor de Compresibilidad (z)

El factor de compresibilidad z es adimensional. Comúnmente, $z$ es muy próximo a la unidad. Para gases cercanos al punto crítico, $z$ se encuentra entre 0.3 y 0.4. Si la temperatura y la presión aumentan, el factor de compresibilidad $z$ incrementa hasta un valor de 2 o mayor.

Factores de Volumen de Formación (FVF) en Ingeniería de Yacimientos

Factor de Volumen de Formación del Aceite ($B_o$)

El volumen de aceite que se produce en el tanque de almacenamiento a condiciones estándar es menor que el volumen de aceite que fluye del yacimiento hacia el fondo del pozo productor. Este cambio en volumen del aceite se debe a tres factores principales:

• Liberación del gas disuelto en el aceite conforme la presión decrece desde la presión del yacimiento a la presión de la superficie.
• La reducción en la presión causa una ligera expansión del aceite remanente.
• El aceite remanente también se contrae debido a la reducción en la temperatura.

El factor de volumen de formación del aceite, $B_o$, se define como el volumen de aceite del yacimiento que se necesita para producir un barril de aceite a condiciones atmosféricas. Es importante notar que el volumen de aceite del yacimiento incluye el gas disuelto en el aceite.

Comportamiento de $B_o$:

• Por arriba de la presión de burbuja, el factor de volumen de formación disminuye al tiempo que aumenta la presión (debido a la compresibilidad del aceite).
• Por debajo de la presión de burbuja, el factor de volumen de la formación decrece al disminuir la presión (por ejemplo, se vaporizan los componentes ligeros).

Factor de Volumen del Agua de Formación ($B_w$)

El factor de volumen del agua de formación ($B_w$) representa los barriles de agua en el yacimiento que se requieren para producir un barril de agua en la superficie.

Al igual que en el factor de volumen del aceite de formación ($B_o$), se involucran tres efectos que modifican el volumen:

1. La liberación del gas disuelto del agua de formación conforme la presión se reduce.
2. La expansión del agua de formación conforme la presión se reduce.
3. La contracción del agua de formación conforme la temperatura se reduce.

La solubilidad del gas en el agua de formación es sustancialmente menor [que en el aceite].