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Caracterización Física de los Yacimientos
CAPÍTULO 2
Muestras y Pruebas PVT
II - 1
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Caracterización Física de los Yacimientos
Viscosidad del Petróleo, o
• Crudo Subsaturado
p => o
por expansión.
• Crudo Saturado
p = > o
por reducción del gas es solución
En un yacimiento agotado, el crudo tiene una viscosidad mayor
que la que tenía el crudo original.
II - 2
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Caracterización Física de los Yacimientos
Compresibilidad del Petróleo, Co
• Compresibilidad de una substancia es el cambio
unitario de volumen con presión a temperatura
constante.
CO  
1  VO 


VO  P T
• Co = Compresibilidad del petróleo, lpc1
• Vo = Volumen.
• p = Presión
II - 3
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Caracterización Física de los Yacimientos
Compresibilidad del Petróleo, Co (cont)
• Esta ecuación se convierte en:
CO
1

BO1
 Bo1  B02

 p p
2
 1



T
• Crudo Subsaturado
p1  pb
Bo1  Bob
Co 
II - 4
Bo  Bob
BoB ( p b  p)
p2  p ( pb )
Bo2  Bo ( Bob )


Bo  BoB 1  Co ( p  pb ) p  pb
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Pruebas PVT de Laboratorio
• Incluye las siguientes pruebas:
Composición de la muestra del fluido del
yacimiento
Expansión a composición constante (relación
pV)
Liberación diferencial isotérmica
Separación instantánea (pruebas de
separadores)
Variación de viscosidad de fluidos con presión
II - 5
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Caracterización Física de los Yacimientos
Composición del Fluido del Yacimiento
•
•
•
•
•
Cromatografía.
Destilación.
Destilación simulada por cromatografía.
Espectrometría de masas.
Muestras gaseosas sólo cromatografía desde C1 hasta C11 . A
veces sólo hasta C6+ o C7+
• Muestra de fondo o recombinada:
- Liberación instantánea en el laboratorio.
- Gas liberado se analiza separadamente del líquido
remanente
- Recombinación para obtener composición de la muestra
total.
II - 6
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Pruebas de Expansión a
Composición Constante
•
•
•
Liberación instantánea.
Se realiza en celda de acero de volumen del orden de 1/2 litro, capaz
de resistir altas presiones (> 10.000 lpc) y temperaturas (>350°F).
Se obtienen las siguientes propiedades del crudo.
- Presión de Burbujeo, pb (cambio de pendiente de la
curva V vs p).
- Volumen relativo.- Volumen total del fluido en la celda a una
presión p, dividido por el volumen en el punto de burbujeo, Vb.
- Factor de Compresibilidad
- Función Y:
Y 
II - 7
pb  p
V


p

1
V

 b

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Variación del volumen relativo con presión.
Prueba de expansión a composición constante
PRESIÓN lpcm
5000
4000
3000
Pb=2620 lpcm
2000
1000
0
0.2
II - 8
0.6
1.0
1.4
1.8
V / Vb
2.2
2.6
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3.0
Caracterización Física de los Yacimientos
Pruebas de Expansión a
Composición Constante (Cont.)
funcion Y (Cont.)
• Sistemas compuestos básicamente por
hidrocarburos, muestran relación lineal de Y vs. p.
• Si hay presencia de no hidrocarburos (C02, agua) se
aleja del comportamiento lineal.
• Si pb del informe es superior a la real, los valores de
Y se alejan por encima de la recta.
• Si pb del informe es inferior a la real, los valores de Y
se alejan por debajo de la recta.
II - 9
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2.5
Gráfico de la
función
Y del análisis PVT
del apéndice A
Pb
Y
2.0
1.5
500
1000
1500
P
II - 10
2000
pca
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2500
Caracterización Física de los Yacimientos
5.0
FUNCIÓN Y
Función “Y” de un
crudo con 40% de
CO2
4.0
3.0
2.0
1.0
400 500 600 700 800 900
PRESIÓN (lpca)
II - 11
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Ejemplo de la función “Y” cuando Pb
ha sido sobrestimada
8.0
FUNCIÓN Y
6.0
4.0
2.0
0.0
1000
2000
3000
PRESIÓN (lpca)
II - 12
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Caracterización Física de los Yacimientos
Ejemplo de la función “Y” cuando Pb
ha sido bajo estimada
2.2
FUNCIÓN Y
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
II - 13
1000
2000
3000
PRESIÓN (lpca)
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Prueba de Liberación Diferencial
•
•
•
•
Expansión a composición variable.
Simula el comportamiento de los fluidos durante el agotamiento de
presión.
Se efectúa a través de una serie de separaciones instantáneas
(10 pasos).
Se pueden obtener las siguientes propiedades del petróleo y gas:
-Relación gas - petróleo en solución, Rsd
-Factor volumétrico del petróleo, Bod
- Factor volumétrico total, Btd
- Densidad del petróleo, od
- Factor de compresibilidad del gas, Z
- Factor volumétrico del gas, Bg
- Gravedad específica del gas, g
- Gravedad API del crudo residual, °API
II - 14
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900
T=220 °F
°API=35.1
Bod, Btd, Rsd,
vs p de una
prueba
de liberación
diferencial
FACTORES VOLUMÉTRICOS, BY/BN
(Volumenes Relativos)
4.2
800
3.8
700
3.4
600
3.0
500
2.6
400
2.2
300
1.8
200
1.4
100
0
0
400
800
1200
1600
2000
2400
PRESIÓN lpcm
II - 15
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2800
0
FRELACIÓN GAS-PETRÓLEO EN SOLUCIÓN, PCN/BN
4.6
Z, Bg y gd
vs p de una 2.0
prueba
de liberación1.8
diferencial
0.07
T= 220 °F
0.06
1.2
1.0
0.02
0.8
0.6
1.0
FACTO R DE COMPRESIBILIDAD
GRAVEDAD ESPECIFICA (AIRE= 1)
1.6
0.05
0.9
0.04
Z
0.8
0.03
Bg
0.7
gd
0.6
0.5
0
0.02
400
0.01
800
1200
1600
2000
2400
0.0
2800
PRESIÓ N lpcm
II - 16
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FRELACIÓ N GAS-PETRÓ LEO EN SO LUCIÓ N, PCN/ BN
Caracterización Física de los Yacimientos
Caracterización Física de los Yacimientos
Prueba de Separadores
• Pruebas de liberación instantánea.
• Se realizan en un separador en el laboratorio.
Cuantificar efecto de p y T de separación de
superficie, sobre Bo y Rs
• La muestra del crudo saturado a pb y Ty se pasa por
el separador y se expande hasta la presión
atmosférica.
• Para cada presión del separador se obtiene:
- Factor volumétrico del petróleo a pb, Bobf
- Relación gas-petróleo en solución a pb, Rsbf
- Gravedad API del petróleo del tanque
- Composición del gas separado.
II - 17
Copyright CIED - Código Curso 325006
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Prueba de Separadores (Cont.)
• Al variar la presión del separador se puede obtener
una presión óptima.
- Menor liberación de gas.
- Crudo con mayor °API.
- Crudo con menor factor volumétrico.
• Presión óptima de separación = > mayor cantidad de
petróleo en el tanque.
II - 18
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Prueba de Viscosidad
• Se determina en petróleo con gas en solución.
• Se usa un viscosímetro de bola o uno rotacional
(tipo Haake)
• Se calcula o a cualquier p y T
• El agotamiento de presión se realiza siguiendo un
proceso de liberación diferencial
• La variación de la viscosidad del gas con presión se
calcula por medio de correlaciones.
II - 19
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Limitaciones de las Pruebas de
Laboratorio
• La muestra de fluido tomada no representa adecuadamente la
composición original de los fluidos del yacimiento.
- La muestra se toma a py < pb
- El pozo produce agua y/o gas libre
• Los procesos de liberación del laboratorio no simulan el proceso
combinado diferencial - instantáneo que ocurre en el
yacimiento.
• Mucho cuidado al extrapolar resultados de laboratorio al campo.
- Pequeños errores en las pruebas producen graves
errores en B.M, cotejo y predicción.
• En el muestreo de separador, pequeños errores (5%) en qo y
qg producen errores en pb del orden de 150 lpc.
II - 20
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Consistencia de los Resultados de un
PVT
• Antes de usar un PVT se debe corroborar:
- Temperatura de la prueba.
- Condiciones de recombinación.
..p y T de recombinación en el laboratorio
iguales a las del separador.
.…p y T del separador al tomar muestras de
gas, iguales a las de la toma de la muestra de
líquido.
- Prueba de densidad.
- Prueba de linealidad de la función Y.
- Prueba de balance de materiales.
Bod
Rsd
- Prueba de la desigualdad:


 Bg
p
p
II - 21
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Consistencia de los Resultados de un
PVT (Cont.)
• Prueba de Densidad.
Densidad del petróleo saturado con gas a pb de la prueba de
liberación diferencial debe ser igual a la densidad calculada a
partir de las pruebas de separadores.
• bof = (Masa de petróleo de tanque + Masa de gas del separador
+ Masa de gas del tanque) / Unidad de volumen de petróleo a
Pb y T.
 o w


0,0763277
lb
 obf 

( g Rs ) sep  ( g Rs )tan ,
Bobf
Bobf
BY
• Si hay diferencia entre estos valores de densidad, no debe ser
superior a 5% para validez.
II - 22
Copyright CIED - Código Curso 325006
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Consistencia de los Resultados de un
PVT (Cont.)
• Prueba de linealidad de la función Y.
• Gráfico de Y vs. p debe dar una línea recta si el crudo
tiene poca cantidad de componentes no
hidrocarburos y las mediciones en el laboratorio
fueron hechas con precisión.
II - 23
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Consistencia de los resultados de un
PVT (Cont.)
• Prueba de balance de materiales.
• Verificar si la Rs experimental de la prueba de liberación
diferencial es igual a la Rs calculada por balance de materiales.
• Se requiere de:
- Gravedad API del crudo.
- Relación gas - petróleo en solución a diferentes
presiones
- Factor volumétrico del petróleo a diferentes presiones
- Gravedad específica del gas liberado en cada etapa de
liberación.
II - 24
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Consistencia de los resultados de un
PVT (Cont.)
Vgi
mgi
 0,02881
, PCN
 gdi
Rsdi  Rsdi 1 159 Vgi PCN / BN
Si hay diferencias entre Rs de calculados y experimentales,
no debe exceder de 5%.
II - 25
Copyright CIED - Código Curso 325006
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Consistencia de los Resultados de un
PVT (Cont.)
• Prueba de desigualdad
Bod
Rsd
 Bg
p
p
• Si esta prueba no se cumple en datos suministrados
a simuladores numéricos, se envía un mensaje de
error.
II - 26
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Validación de PVT con Información
de Campo
• Resultados de la prueba PVT deben corresponder
con el comportamiento de producción de yacimiento.
Pruebas de Producción
AnálisPVT
• RGP estable.
•Declinación rápida de presión.
• Yacimientos Subsaturados
pb < py
•Incremento rápido de RGP.
•Poca declinación de presión.
II - 27
•Yacimientos saturados
pb = py
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Presión Óptima de Separación
Aquella que estabiliza en fase líquida el máximo de
moles de la mezcla. Origina:
- Máxima producción de petróleo.
- Máxima gravedad API del crudo.
- Mínima relación gas - petróleo.
- Mínimo factor volumétrico del petróleo.
La prueba de separadores genera la variación de
°API, Bobf y Rsbf con presión. Por observación del
gráfico se obtiene
la presión óptima de separación.
II - 28
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41.0
° API
40.0
39.0
1.54
800
1.52
1.50
700
1.48
1.46
0
50
100
150
200
250
300
PRESIÓN DEL SEPARADOR, lpcm
II - 29
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600
350
RELACIÓN GAS-PETRÓLEO EN SOLUCIÓN, PCN/BN
FACTOR VOLUMÉTRICO DEL PETRÓLEO, BY/BN
Efecto de la
presión
del separador
sobre
Bofb, Rsfb y
°API
GRAVEDAD API DEL PETRÓLEO
Caracterización Física de los Yacimientos
Caracterización Física de los Yacimientos
Preparación de los Datos PVT
para uso en Cálculos
• Para el uso de datos PVT de laboratorio se debe
hacer:
- SUAVIZACION DE LOS DATOS DE LA
PRUEBA DE EXPANSION.
- CALCULO DEL PVT COMBINADO.
(Corrección de los datos de la liberación
diferencial por efecto de la instantánea)
- EXTRAPOLACION DE LOS DATOS PVT.
II - 30
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Caracterización Física de los Yacimientos
Suavización de los Datos
de la Prueba de Expansión
• Pretende corregir inexactitudes de las mediciones de pequeños
voluménes.
• Pb y volúmenes relativos totales (V/Vb) deben ser
suavizados, mediante el uso de la función Y.
• Procedimiento:
a) Calcular los valores de Y vs. p y graficar en papel normal.
b) Ajustar los puntos a una línea recta del tipo Y=a+bp,
utilizando la técnica de los mínimos cuadrados y en el rango de
presiones 0,9 > p/pb > 0,3.
c) Recalcular los valores de Y a partir de la ecuación ajustada
en b) y
determinar los nuevos valores de V/Vb.
( pb  p)
V
 1
Vb
Yp
II - 31
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Caracterización Física de los Yacimientos
Cálculo del PVT Combinado
• Corrige los valores de Bod, Rsd y Btd de la prueba de
liberación diferencial por efecto de las condiciones de
separación:
i) Liberación de gas en el yacimiento 
diferencial.
ii) En los separadores es instantánea. Por tanto:
iii) Del yacimiento al tanque hay los dos
procesos y en consecuencia, hay que corregir
los datos de la liberación diferencial, o sea,
construir un PVT combinado.
II - 32
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Caracterización Física de los Yacimientos
Cálculo del PVT Combinado (Cont.)
• Moses y Mc Cain, recomiendan usar Rsbf y Bobf de
la presión óptima de separación y usar las siguientes
ecuaciones:
A p  Pb
Rs  Rsbf
V 
BO  BObf x 
 Vb 
Bt  Bobf
II - 33
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Cálculo del PVT Combinado (Cont.)
•
A p  pB
Rs  Rsbf  ( Rsbd  Rsd )
Bo  Bod x
Bt  Btd x
II - 34
Bobf
Bobd
Bobf
Bobd
Bobf
Bobd
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Caracterización Física de los Yacimientos
Ejemplo de Ajuste de Datos PVT de
Liberación Diferencial a Condiciones de
Separador
•
Crudo: 40° API. Temperatura de Yac: 220° F.
3
Resultados de la prueba PVT
Ajuste a cond. de separador
Bo,BY/BN
p,lpcm
Rsd, PCN/BN Bod,BY/BN
Rs,PCN/BN
2620
2350
2100
1850
1600
1350
1100
850
600
350
159
0
II - 35
854
763
684
612
544
479
416
354
292
223
157
0
1,600
1,554
1,515
1,479
1,445
1,412
1,382
1,350
1,320
1,283
1,244
1,075 ( 220°F)
1,000 (a 60°F)
768
684,2
611,4
545,1
482,4
422,5
364,5
307,4
250,3
186,7
125,9
-18,7
1,474
1,432
1,396
1,363
1,331
1,301
1,273
1,244
1,216
1,182
1,146
1,00
Copyright CIED - Código Curso 325006
Caracterización Física de los Yacimientos
1000
Ajuste de datos
de Rs
diferencial
a condiciones
de separador
RELACIÓN GAS-PETROLEO EN SOLUCIÓN, PCN/BN
900
854
Ps=Rstb-(Rodb-Rsd)
800
Bofb
Bodb
768
700
600
768 - (964 -763)( 1.474)
1.600
500
400
300
200
BASE: 100 lpc
Separador @75 °F
GOR TOTAL = 768
100
0
0
400
800
1200
1600
2000
PRESIÓN, lpcm
II - 36
Copyright CIED - Código Curso 325006
2400
2800
Caracterización Física de los Yacimientos
1.80
FACTOR VOLUMÉTRICO , PCN/BN
Ajuste de
datos de Bo
diferencial
a condiciones
de separador
1.70
Ps=Rstb-(Rodb-Rsd)
Bofb
Bodb
1.600
1.60
1.474
1.50
1.40
1.30
1.474(
1.474
)
1.600
1.20
BASE: 100 lpc
Separador @75 °F
GOR TOTAL = 1.474
1.10
1.00
0
400
800
1200
1600
2000
2400 2800
PRESIÓN, lpcm
II - 37
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Caracterización Física de los Yacimientos
Ejemplo de Ajuste de Datos PVT de Liberación
Diferencial a Condiciones de Separador (Cont.)
• Resultados de la prueba de Separador (100 lpc,
75°F):
Bofb  1,474 BY / BN
Rsfb  768 PCN / BN
* Rs  768 (854 Rsd ) *1,474/ 1,600
* *Bo  (1,474/ 1,600) Bod
II - 38
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación de Datos PVT
• Cuando la presión de burbujeo (o de saturación) de la muestra
es menor que la presión actual del yacimiento.
i) La muestra fue tomada por debajo del CGP.
ii) La muestra fue tomada por encima de las
perforaciones de la zona productora ( presencia de
agua en el fondo del pozo).
iii) py -pwf alrededor del pozo muy alto.
iv) py haya declinado por debajo de pb.
Se requiere extrapolar los datos de laboratorio a la py
original, antes de usarlo. Esta extrapolación no debe exceder al
10-15% de la pb medida.
• Se debe aplicar a V/Vb, Bod y Rsd, o y pruebas de separador.
II - 39
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación de Valores de
V
Vb
• Se calcula la función Y y se grafica vs. P absoluta
• Luego se procede de la forma siguiente:
– Extrapolar la recta Y vs. P hasta la nueva presión de
burbujeo, pb,´ recta A del gráfico.
– Leer los nuevos valores de Y hasta P = pb´de la recta A.
V
– Determinar los valores de V a partir de los Y leidos:
b´
( pb´  p)
V
1 
Vb´
pY
– Con esto se obtiene una nueva tabla de valores de
debajo de la nueva presión de burbujeo = p b´
V
– A valores de p> p b,´ se grafican los valores de V
b
obtenidos en el laboratorio ( punto B del gráfico).
II - 40
V
Vb
Copyright CIED - Código Curso 325006
por
Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación de Valores de
V
Vb
(cont)
• Se traza una paralela a esta recta desde el punto
V
 1, p  p
y se obtiene la recta C. De alli se leen los
V
nuevos valores de:
b´
b´
V
V
II - 41
p a ra p  pb´
b´
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Caracterización Física de los Yacimientos
4.0
MEDICIONES DE LABORATORIO
VALORES EXTRAPOLADOS
3.5
3.0
C
2.5
V/V b
0.95
2.0
800
II - 42
1.00
B
Pb = 2831.7 lpca
Extrapolación
de una prueba
P-V
de liberación
instantánea a
una nueva Pb
1400
2000
2600
P, lpca
3200
Copyright CIED - Código Curso 325006
0.90
3800
Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación de Bod y Rsd
• Teniendo los gráficos de Bod vs. p y Rsd vs. p de la
prueba de liberación diferencial del PVT, se procede
así:
- Si se cumple que Bod o Rsd es lineal entre: 0,3  p  0,9,
pb
extrapolar la recta
p= p
b´
• - Si hay curvatura cerca de pb, se debe tener en
cuenta esta curvatura. Core Lab. recomienda trazar
una vertical en p= p y luego trazar una curva que
pasando por p tenga curvatura similar a la original.
b´
b´
II - 43
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación líneal de Bod
PVT Lab
Extrapolados
Bod
P
II - 44
Pb
Pb
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación no líneal de Bod
PVT Lab
Extrapolados
IGUAL
DISTANCIA
Bod
P
II - 45
Pb
Pb
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación líneal de Rsd
PVT Lab
Extrapolados
Rsd
P
II - 46
Pb
Pb
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación no líneal de Rsd
PVT Lab
Extrapolados
IGUAL
DISTANCIA
Rsd
P
II - 47
Pb
Pb
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación de o
• Se basa en que
presión (fluidez).
• Se grafican o y
1
o
varia linealmente contra la
1
o
vs. P.
1
o
• En el gráfico de
se traza la línea recta y se
extrapola hasta p Se leen los valores de 1 entre p
o
p
y y se calculan los correspondientes o .
• Se llevan los valores de o obtenidos arriba al
gráfico de o vs. p.
• Por el punto (o , p ) se traza una paralela a la recta
o vs. p para (p> p ). Esto de la variación de o a
p> p
b´
b´
b´
b´
b´
II - 48
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b´
Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación de  o
PVT Lab
Extrapolados
1
Pb
II - 49
Pb
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Caracterización Física de los Yacimientos
Extrapolación de o hasta un nuevo valor de Pb
PVT Lab
Extrapolados
1.5
1.3
1.5
A
1.1
1
o, cps
0.9
C
B
1.0
E
0.7
D
Pb=2817 Lpcm
0.5
Pb=2248
Lpcm
500
1000
1500
Haga click sobre este recuadro para retornar al contenido
II - 50
2000
2500
3000
3500
0.7
4000
P, Lpcm
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Caracterización Física de los Yacimientos
Corrección de las Pruebas de
Separador
• Se aplican las siguientes ecuaciones:
Rsb´ f  Rsbf x
Bob´ f
Rsb´d
Rsbd
Bob´d
 Bobf x
Bobd
Esto corrige Rsbf y Bobf en la misma proporción que
se corrigieron Rsbd y Bobd.
II - 51
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Caracterización Física de los Yacimientos
Propiedades de Fluidos a Partir
de las Pruebas de Producción
• Para yacimientos subsaturados sin influjo de agua,
el análisis de:
- Comportamiento de producción.
- Historia de presiones
i) Contra tiempo.
ii) Contra NP.
Permite inferir valores de pb y Rsb
Observando:
* Constancia de RGP a py >pb.
** Cambio de pendiente de p vs. NP.
II - 52
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Caracterización Física de los Yacimientos
9000
Historia de
presiónproducción
de un
yacimiento
subsaturado
P
lpca
6000
3000
100
75
qo
BPD
50
25
4000
RGP
PCN/BN
3000
2000
1000
0
1978
1979
1980
TIEMPO
II - 53
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1981
Caracterización Física de los Yacimientos
Variación de
P y RGP para
un yacimiento
sub-saturado
8000
7000
6000
P, lpca
Y
RGP 5000
PCN/BN
4000
3000
2000
1000
0
10
20
30
40
50
60
70
PETRÓLEO PRODUCIDO ACUMULADO, MMBN
II - 54
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