Flujo Multifasico

Presión de burbujeo, (Pb):

Presión de burbuja o presión de burbujeo como también se le llama, se define como la presión a la cual se forma la primera burbuja de gas, al pasar un sistema del estado líquido al estado de dos fases, donde la fase líquida está en equilibrio con una cantidad infinitesimal de gas libre.

A presiones por debajo de la presión de burbujeo se forman dos fases que se encuentran en equilibrio una líquida (crudo con gas en solución o disuelto) y gaseosa (gas natural). La fase líquida está constituida por crudo saturado con gas natural, razón por la cual a estas presiones se les llama de saturación burbujeo (Pb). La presión de saturación (Ps), se utiliza como sinónimo de presión de burbujeo (Pb).

Correlación de Standing.

Standing encontró una correlación entre el denominado factor de correlación [F] y la presión de burbujeo (Pb). La siguiente imagen presenta la correlación de estos factores (F y Pb).

Para calcular nuestra presión de burbuja [Pb], haremos uso de la siguiente ecuación, básicamente ésta es un ajuste de la correlación gráfica que se mostró anteriormente.

P_(b=18.2 [F-1.4]) … (1)

Ahora bien, para poder calcular Pb, tenemos primeramente que calcula nuestro factor de correlación [F] con la siguiente ecuación.

〖F=(R_sb/γ_g )〗^(0.83 ) 〖10〗^((0.00091 T-0.0125γ_API)) … (2)

Dónde:

P_b: Presión de burbujeo [lpca]

R_sb: Relación gas disuelto – aceite a p≥pb, [PCN/BN].

T: Temperatura del yacimiento, [°F].

γ_g: Densidad especifica del gas. [Aire=1].

γ_o: Densidad del petróleo, [°API].

Una vez calculado F con ayuda de la ecuación (2) se sustituye en la ecuación (1) y con ello nos dará la presión de burbuja (Pb).

Un total de 105 datos determinados experimentalmente de 22 mezclas diferentes de crudo/gas natural de California fueron utilizados en el desarrollo de esta correlación. Los gases presentes en las mezclas se encontraban libres de N_2 y H_s S, pero el 〖CO〗_2 estaba presente en algunas muestras en concentraciones menores del 1%.

Todos los datos fueron obtenidos en el laboratorio mediante una liberación instantánea en dos etapas. El error promedio de la correlación cuando se aplicó a los datos utilizados en su desarrollo fue de 4.8% y 106 lpc. La siguiente tabla presenta el rango de datos donde la correlación de Standing puede ser aplicada para un buen ajuste.

EJEMPLO.

En una prueba de producción, un pozo produjo 700 [B/D] con un estrangulador de 1/8” y una relación gas-aceite de 675[PCN/BN] con un separador operando a 100 lpca. Y 85 °F. La gravedad del petróleo es 31°API, la densidad específica del gas producido del separador es 0.95 y la temperatura de fondo, determinada de registros eléctricos es 180°F. El gas liberado del separador contenía 20% [%molar] de 〖CO〗_2 y 10% [%molar] de H_s S.

Existe una pequeña capa de gas pero el pozo está produciendo de la zona de petróleo. Determinar la presión de saturación del petróleo utilizando la correlación de standing.

Solución.

Tomamos las ecuaciones de Glasso para corregir la presión de burbuja por efectos de gases no hidrocarburos: dióxido de carbono, nitrógeno y ácido sulfhídrico. Ya que el problema nos dice que el gas liberado del contenedor contenía estas mezclas.

C_(〖co〗_(2 ) )=1.0-693.8y_(〖CO〗_2 ) T^(-1.553)… (3)

C_(H_2 ) s=1.0-(0.9035+0.0015γ_API ) y_(H_2 ) s+0.019(45-γ_API ) y_(H_2 ) s^2... (4)

Sustituyendo 0.20 de la fracción molar de CO2 y 180 °F de la temperatura en la ecuación (3).

C_(〖co〗_(2 ) )=1.0-(693.8)(0.20)〖(180)〗^(-1.553) = 0.956… (3)

Sustituyendo 31°Api del crudo, la fracción molar del 0.10 del H2S en la ecuación (4).

C_(H_2 ) s^ =1.0-[0.9035+(0.0015)(31)](0.10)+(0.019)(45-31) 〖(0.10)〗^2= 0.902… (4)

Ahora haremos uso de la correlación de Standing ec. (1) y el factor de correlación F ec. (2)

P_(b=18.2 [F-1.4]) … (1)

〖F=(R_sb/γ_g )〗^(0.83 ) 〖10〗^((0.00091 T-0.0125γ_API)) … (2)

Calculamos el factor de correlación F con la ec. (2), sustituimos:

γ_o=31° [API]

R_sb=675 [PCN/BN]

γ_g=0.95

T= 180 °F

〖F=(675/(0.95))〗^(0.83 ) 〖10〗^((0.00091) (180)-0.0125(31))) … (2)

F =139.03097

Ya teniendo en factor de correlación F solo lo sustituimos en

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