Balance de materiales en yacimientos de gas

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Las principales leyes para trabajar con un gas ideal son: la ley de Boyle, la ley de Charles, y la ley de Avogadro; a partir de estas leyes se obtiene la ecuación de los gases ideales:

PV=NRT,

En todas estas leyes se expresan parámetros que son directamente o inversamente proporcional a otros, estos surgen a partir de constantes y es a partir de ellos que se forma el valor R de la ecuación, el cual varía de acuerdo a las unidades con las que se este trabajando.

Pero a condiciones de yacimiento los gases ya no son ideales debido a las diferentes características y cambios de fase que sufren los fluidos del yacimiento, por esto es necesario corregir la ecuación utilizando el factor de compresibilidad de los gases (Z), y la ecuación queda de la siguiente forma:

PV=ZNRT,

Esta ecuación que se utiliza comúnmente es la mas básica, aunque hay algunas otras que fueron introducidas por los investigadores y dependen del estudio realizado por cada uno de ellos. En la industria es muy importante el calculo de este parámetro (Z) para después introducirlo en la ecuación de gases reales y así calcular los demás parámetros. Hay diferentes maneras de calcular este valor entre ellas esta el método experimental y el método matemático. En el método experimental, se obtiene simplemente aplicando la siguiente ecuación:

Z=PV/14,7(Vo)

Donde:
P es la presión en el yacimiento
V es el volumen del gas a una cierta temperatura
Vo es el volumen de gas inicial

En el método matemático, se sabe que el valor de Z es una función que depende de Pr y Tr, es decir Z=f(Pr,Tr); donde los valores de Pr y Tr se calculan con las siguientes formulas:

Pr=P/Pc y Tr=T/Tc

Este método se realiza si hay una sola sustancia en el yacimiento, pero para el caso de una mezcla de sustancias, como es el caso de los yacimientos, el valor de Z ahora depende de la Psr y Tsr; obteniendo estos parámetros con las siguientes ecuaciones:

Psr=P/Psc y Tsr=T/Tsc

Donde los valores de Psc y Tsc se obtienen en base a la composición del gas y relacionan los parámetros de Tc (Temperatura critica) y Yi (Fracción molar) de cada componente.

Luego de haber hallado todos estos parámetros, se pueden estudiar los diferentes tipos de yacimientos de gas, los cuales se clasificaran en dos grupos:

1. Aquellos cuya temperatura se encuentra a la derecha del punto cricondentérmico (Yacimientos de gas seco).
2. Aquellos cuya temperatura se encuentra entre la temperatura critica y la temperatura cricondentérmica (Yacimientos de gas condensado).

EBM para yacimientos de gas seco
Para el análisis de la EBM en este tipo de yacimientos se evaluarán varios aspectos como lo son: eL Balance del volumen original (GOES), el volumen de gas producido, el volumen de poros disponibles y el balance molecular. Estos al ser trabajados y sustituidos por la ecuación gases reales se obtiene la ecuación de una linea recta de la forma:

Gp = b – m(Pf/Zf)

Donde:
b es el corte con el eje Y y viene dado por la expresión: (Tce*Pi*Vi/Pce*Zi*Ty)
m es la pendiente y esta dado por: (Tce*Vi/Pce*Ty)

Al graficar P/Z vs. Gp extiendo la recta hacia el eje Y y ese punto dará el Gi. Se debe tomar en cuanto que si la linea no es recta pueden ocurrir varias cosas; que el yacimiento no sea volumétrico ó que hay un mecanismo de producción que no se esta tomando en cuenta al momento de los cálculos.

Otra forma de escribir la EBM para yacimientos de gas y la cual es la mas utilizada es:

GpBg + WpBw = G(Bg – Bgi) + We

Un caso muy particular que hay que tomar en cuenta en este tipo de yacimientos es la condensación de líquidos en superficie, bien sea en las tuberías o en los tanques, los cuales se deben a la disminución de la temperatura. En estos casos la EBM debe ser modificada ya que ahora se tiene un volumen de gas y liquido producido, pero el liquido producido era gas a condiciones de yacimiento, este debo cambiarlo para poder sumar todo el gas producido que es lo que me interesa al aplicar la ecuación. Para hacer esto el Np del condensado se transforma en Gp, donde ahora el nuevo Gp sera el que se tenia anteriormente mas el que sale producto de la transformación.

Para hacer esta transformación se utiliza el factor de conversión que se presenta a continuación:

132990(Densidad del condensado/Peso Molecular del condensado)

Luego con este valor aplico una sencilla regla de tres para transformar este valor que esta basado en un barril de petróleo, y así llevarlo a la cantidad de barriles que contiene el yacimiento.

Ahí que tener muy en cuenta que estos cálculos solos son aplicables para yacimientos de gas seco, en otros casos los planteamientos son diferentes.