Balance de Materiales en Yacimiento de Gas

En artículos anteriores se ha hecho referencia al concepto de balance de materiales, el cual se considera como la totalidad de hidrocarburos iniciales igual a la sumatoria de hidrocarburos remanentes más el agua introducida al yacimiento mediante mecanismos de producción primaria. Cuando se habla de yacimientos de gas, se debe tener en cuenta que son aquellos en los cuales la mezcla de hidrocarburos se encuentra inicialmente en fase gaseosa en el subsuelo y para los cuales se obtiene la siguiente clasificación:

• Yacimiento de Gas Seco: son aquellos hidrocarburos que permanecen en fase gaseosa, tanto en el subsuelo como a condiones estándar, en el transcurso de toda su vida productiva. La temperatura del yacimiento es mayor que la temperatura cricondentérmica.
• Yacimiento de Gas Condensado: son aquellos yacimientos de hidrocarburos que presentan condensación retrógrada por debajo de la línea de rocío, y su presión se encuentra comprendida entre la temperatura crítica de la mezcla y la temperatura cricondentérmica. Su relación gas-líquido producido son mayores a 3200 PCN/BN.
• Yacimiento de Gas Húmedo: son aquellos yacimientos que se mantienen en fase gaseosa en el subsuelo, pero a medida de su vida productiva gereran líquido en la superficie al pasar por la tubería de separación. Su relación de gas-líquido son mayores a 15000 PCN/BN.

El Gas Original en Sitio se puede calcular mediante la implementación del método volumétrico (GOES), del que se deriva la siguiente ecuación:

Donde :
V = volumen bruto
o = porosidad de la foramción
Sgi = saturación del gas

Bgi = factor volemétrico de formación del gas inicial

La ecuación de Balance de Materiales para un Yacimiento de Gas también debe presentar un vaciamiento y balance de energia como se muestra en la siguiente ecuación:

ECUACIÓN GENERAL DE BALANCE DE MATERIALES PARA YACIMIENTO DE GAS

Balance de Materiales para Yacimiento Volumétricos de Gas:

Los yacimientos volumétricos son aquellos que no poseen un acuífero asociado a ellos, por lo que el influjo de agua y su producción se consideran despreciables en la ecuación anterior, quedando reflejada como:

• Presión Normal: es cuando el yacimiento de gas considera despreciable la compresión de la roca (C = 1).

• Presión Anormal: es cuando en el yacimiento de gas se considera el mecanismo de compresión de la roca ( C = 1 - Boi*dP*(CwSw- Cfg/1- Sw)).

Gases Ideales y Reales

En artículos anteriores se ha hecho referencia al concepto de balance de materiales en yacimientos de petróleo con gas disuelto, detallando las ecuaciones pertinentes para la resolución de problemas en esta área. La presente edición se enmarcara en el ámbito de los yacimiento de gas donde se expondrán con claridad los diversos aspectos del balance de materiales y las ecuaciones empleadas en este caso.

Antes de abordar el tema de balance de materiales en yacimientos de gas es necesario conocer un poco sobre los conceptos básicos de gases. En este sentido se tiene que un gas ideal es aquel donde se considera que las moléculas no colapsan entre sí, asimismo no exhiben fuerzas de atracción o repulsión entre ellas y un mol de cualquier gas ideal contiene el mismo número de moléculas dentro del un volumen conocido a las mismas condiciones de presión y temperatura. Las leyes que rigen el comportamiento de los gases ideales son:

A partir de las leyes anteriores se puede determinar la ecuación conocida como Ecuación de Estado de los Gases Ideales :

PV = nRT

Sin embargo, la ecuación anterior se desvía del comportamiento ideal, cuando se encuentra en presencia de gases cuyas moléculas están en constante movimiento y presentan fuerzas de atracción y repulsión entre si. En este caso, se le adiciona un factor de compresibilidad (Z) bajo condiciones de yacimiento conocidas, dicha ecuación se conoce como la Ecuación de los Gases Reales:

PV = ZnRT

Cuando se toma en cuenta el factor Z se debe considerar que es obtenido experimentalmente dividiendo el volumen real de n moles de un gas a presión y temperatura conocida entre el volumen ideal que ocuparía la misma masa a iguales condiciones de presión y temperatura. Para la determinación de dicho factor se emplean dos métodos importantes como las ecuaciones de Van Der Waals, las cuales establecen que todos los gases presentan igual factor de compresibilidad para condiciones de presión y temperatura reducidas similares.

Otro principio aplicado para el calculo de Z es el principio de W. B. Kay, el cual expresa que cualquier mezcla de hidrocarburos presenta el mismo factor de compresibilidad (Z) a condiciones de presión y temperatura seudoreducidas similares.