Fluidos simulacion numerica

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de simulación numérica de yacimientos
Apuntes
· Antecedentes
Antes para calcular por ejemplo la recuperación, se utilizaban métodos de balance de materia como los de Tarner, Muskat o Tracy, en los cuales se considera al yacimiento como un tanque con propiedades promedio, tanto de presión como de propiedades petrofísicas y PVT de los fluidos. Sin embargo, esta suposición de homogeneidad a lo largo de todo el yacimiento. aunque se ha demostrado que puede ser válida, no existe, por lo cual se pensó en dividir al yacimiento en una serie de bloques o celdas. asignándole a cada una de ellas propiedades promedio y aplicar la ecuación de balance de materia para cada bloque, acoplada a la ecuación de Darcy que es una ecuación de flujo que permite determinar la interacción entre los bloques.
A esto, o sea el dividir al yacimiento en una serie de bloques para su estudio es a lo que se le conoce en forma general como simulación y los aspectos nuevos que presenta es que, como puede fácilmente suponerse, se requiere de una gran cantidad de cálculos, por lo que se hace indispensable el auxilio de una computadora para llevarlos a cabo. 
· Breve historia de la simulación
El término "simulación" se hace común a principios de los años sesentas, refiriéndose con él a métodos de predicción desarrollados en programas de computadoras relativamente sofisticados.
Dichos programas representaban un mayor adelanto debido a que permitían la solución de un conjunto de ecuaciones expresadas en diferencias finitas que describían flujo multifasico a través de un medio poroso heterogéneo en dos y tres dimensiones. Este adelanto se hizo posible gracias a la evolución tan rápida que tuvieron las computadoras y el desarrollo de métodos numéricos capaces de resolver grandes sistemas de ecuaciones en diferencias finitas.
La proliferación que tuvieron estos métodos de recuperación en los setentas motivó la orientación del concepto de modelo único o general hacia modelos individuales desarrollados para representar cada una de estas nuevas técnicas.
· Aspectos generales
· Definición y objetivo
Básicamente un modelo matemático de simulación de yacimientos consiste en un número determinado de ecuaciones que expresan el principio de conservación de masa y energía, acopladas con ecuaciones representativas de flujo de fluidos, temperatura y la concentración de estos fluidos a través de medios porosos. Dichas ecuaciones son ecuaciones diferenciales en derivadas parciales "no lineales" y su solución es posible únicamente en forma numérica y de manera discreta, es decir, en un número de puntos preseleccionados en tiempo y en espacio y no de una manera continua. Esta no linealidad de las ecuaciones obedece a lo siguiente:
· La heterogeneidad en el yacimiento.
· Que la relación que tiene la saturación con la permeabilidad relativa y con la presión capilar es de tipo no lineal.
· Que las propiedades PVT de los fluidos como función de la presión, composición y temperatura no son lineales.
· Utilidad de simulación 
El observar el comportamiento del modelo bajo diferentes condiciones de operación, ayuda a seleccionar un conjunto de operación, ayuda a seleccionar un conjunto de condiciones de producción óptimas para el yacimiento.
Más específicamente, con ayuda de la simulación, se puede hacer lo siguiente: 
· Conocer el volumen original de aceite.
· Tener una buena idea del movimiento de los fluidos dentro del yacimiento
· Determinar el comportamiento de un campo de aceite bajo diversos mecanismos de desplazamiento, como pueden ser la inyección de agua, la inyección de gas, el depresionamiento natural o el uso de algún método de recuperación.
· Optimizar los sistemas de recolección.
· Estimar los efectos que tiene el gasto de producción sobre la recuperación.
· Etapas para desarrollar un modelo
El desarrollar un modelo es un proceso iterativo que consiste de las siguientes etapas:
· Descripción del yacimiento.
· Determinar el tipo de mecanismo de desplazamiento.
· Escribir. el modelo matemático.
· Desarrollar el modelo numérico.
· Desarrollar el programa de cómputo.
· Determinar la validez del modelo.
· Ajustar el modelo con la historia del yacimiento.
· Predecir el comportamiento futuro.
· Como trabaja un modelo
El procedimiento de cálculo en forma simplificada que utiliza un m6delo, está dado por los siguientes pasos:
a) Se empieEa con las Celdas en .las que se conoce su presión y saturacion inicial.
b) Se s.elecciona un incremento de tiempo al cual el modelo va a hacer los cálculos (los incrementos de tiempo iniciales son generalmente, periodos de tiempo corto alrededor de uno o varios días, pero en los 
c) intervalos sucesivos los incrementos de tiempo pueden ir aumentando hasta llegar a cubrir algunos meses).
d) Calcular o asignar el volu~en producido o inyectado, si es el caso, en cada pozo para e1 intervalo de tiempo selecionado.
e) Calcular el flujo que hay entre las celdas durante el intervalo de tiempo utilizado y los nuevos valores de saturación para cada celda.
 
fluids
Petroleum
Los depósitos de petróleo de origen natural que encuentra el ingeniero de petróleo están compuestos de sustancias químicas orgánicas. Cuando la mezcla química está compuesta por pequeñas moléculas, es un gas a temperaturas normales. y presiones. 
Cuando la mezcla contiene moléculas más grandes, es un líquido a temperaturas y presiones normales. Un petróleo crudo típico contiene miles de compuestos químicos diferentes y tratar de separarlos en diferentes químicos no es práctico. Por lo tanto, el petróleo crudo normalmente se separa en fracciones de crudo según el rango de puntos de ebullición de los compuestos incluidos en cada fracción.
Los petróleos crudos se clasifican químicamente de acuerdo con las estructuras de las moléculas más grandes de la mezcla. Los métodos de clasificación utilizan combinaciones de las palabras parafínico, nafténico, aromático y asfáltico. Por ejemplo, el petróleo crudo que contiene un predominio de moléculas parafinas producirá aceites lubricantes muy finos a partir de la fracción de gasóleo y cera de parafina del residuo. Por otro lado, si las moléculas más grandes son aromáticas y asfálticas, las 
fracciones más pesadas del petróleo crudo son útiles para brea, compuestos para techos, pavimentación de asfaltos y otras aplicaciones similares. Los líquidos obtenidos de diferentes depósitos de petróleo tienen características muy diferentes. Algunos son negros, pesados y espesos, como el alquitrán, mientras que otros son marrones o casi transparentes con baja viscosidad y baja gravedad específica.
Esta consistencia no es tan notable: recuerde que las moléculas de Estos químicos orgánicos consisten en varias estructuras construidas principalmente de Grupos CH2. Dado que el ingeniero petrolero pasa su vida profesional trabajando con mezclas de productos químicos orgánicos, necesita comprender los diferentes tipos de compuestos orgánicos que componen las mezclas. Él debe conocer sus nomenclaturas, sus relaciones entre sí, sus grados de volatilidad y sus grados de reactividad. Por lo tanto, nuestro estudio de la propiedad de los fluidos del yacimiento comienza con una revisión de los comportamientos de los compuestos que componen estas mezclas de petróleo de origen natural.
· Química Orgánica
La química orgánica es la química de los compuestos de carbono. los nombres engañosos orgánicos es una reliquia de los días en que los compuestos químicos se dividieron en dos clases, inorgánicos y orgánicos, dependiendo de su fuente. Los compuestos inorgánicos se obtienen a partir de minerales. Orgánico Los compuestos se obtienen 'a partir de material producido por organismos vivos. Sin embargo, ahora se pueden producir compuestos orgánicos en el laboratorio, por lo que esta definición ha perdido su significado. Sin embargo, la definición orgánica sigue siendo pertinente porque la química de los compuestos de carbono es más importante para la vida cotidiana que la de cualquier otro elemento. Los compuestos derivados de fuentes orgánicastienen una cosa en común: todos contienen el elemento carbono. Hoy en día, la mayoría de los compuestos de El carbono se sintetiza en lugar de obtenerlo de plantas y animales. fuentes. Los compuestos orgánicos generalmente se sintetizan a partir de otros compuestos orgánicos. compuestos, aunque la producción de orgánicos a partir de sustancias inorgánicas cómo es posible carbonatos o cianuros. Dos de las principales fuentes de material orgánico a partir de Los compuestos que se pueden obtener son el petróleo y el carbón. Ambos Las fuentes son orgánicas en el sentido antiguo porque ambas son productos de la descomposición de plantas y animales. Los compuestos de estas fuentes se utilizan como bloques de construcción para los compuestos orgánicos más complicados, tan importantes para la civilización actual.
Curiosamente, toda una rama de la química se centra en un solo elemento. La razón principal es la fuerza de los enlaces carbono-carbono. Largo son posibles cadenas de átomos de carbono, uno unido a otro. Hay otros elementos (como boro, silicio y fósforo) que pueden formar cadenas de átomos unidos entre sí. El carbono es único porque no solo forma fuertes enlaces carbono-carbono, sino también porque estos enlaces permanecen fuertes cuando los átomos de carbono están enlazados con otros elementos. 
· Teoría estructural
La base de la química orgánica es la teoría estructural. La teoría estructural es se ocupa de la forma en que los átomos se combinan para formar moléculas. Los cientos de miles de compuestos orgánicos individuales han sido dispuestos en un sistema basado en las estructuras de las moléculas de compuestos. Las moléculas que tienen estructuras similares exhiben características físicas y propiedades químicas. Por lo tanto, los productos químicos orgánicos se pueden agrupar en familias llamadas series homólogas en las que las estructuras moleculares aud, en consecuencia, las propiedades físicas y químicas son similares.
· Enlace químico
Antes de considerar las estructuras de las moléculas, debemos comenzar con una discusión de los enlaces químicos, las fuerzas que mantienen unidos a los átomos en moléculas. Hay dos tipos de enlaces químicos, el enlace iónico y el enlace covalente. Recuerde que cada átomo consta de un núcleo cargado positivamente rodeado de electrones cargados negativamente dispuestos en capas concéntricas. Hay un número máximo de electrones que se pueden acomodar en cada caparazón: dos en el primer caparazón, ocho en el segundo caparazón, ocho o dieciocho en el tercer caparazón, etc. La mayor estabilidad se alcanza cuando la capa exterior está llena, como en el caso del helio, que tiene dos electrones en su única capa. El helio es no reactivo. Los enlaces iónicos y covalentes surgen de la tendencia de los átomos a buscamos esta configuración estable de electrones.
· El enlace iónico
El enlace iónico resulta de una transferencia de electrones de un átomo a otro. Por ejemplo, considere el compuesto fluoruro de litio. El átomo de litio tiene dos electrones en su capa interna y un electrón en su Concha exterior. La pérdida de un electrón de la capa exterior dejaría al átomo de litio con solo una capa interna con su máximo de dos electrones. El átomo de flúor tiene dos electrones en su capa interna y siete electrones en su capa exterior. La ganancia de un electrón daría al flúor unos ocho electrones completos en su capa exterior, Figura I-I. El fluoruro de litio se forma mediante la transferencia de un electrón del litio. al flúor. Esto da como resultado que cada ion tenga una capa exterior completa y, por lo tanto, da a cada ion la configuración estable de electrones. La transferencia del electrón sale del ion de litio con una carga positiva y da el ion fluoruro una carga negativa. La atracción electrostática entre el ion con carga opuesta los mantienen unidos. Esta conexión entre los iones se llama enlace iónico.
· El enlace covalente
Se produce cuando los átomos comparten electrones, como en la formación de la molécula de hidrógeno. Cada átomo de hidrógeno tiene un solo electrón; así, al compartir un par de electrones, dos átomos de hidrógeno pueden completar sus caparazones de dos. Asimismo, dos átomos de flúor, cada uno con siete electrones en la capa exterior, pueden completar sus capas externas por compartiendo un par de electrones. Al igual que con el enlace iónico, la fuerza de enlace del enlace covalente se debe a la atracción electrostática. Sin embargo, en el enlace covalente, la atracción se produce entre los electrones y los núcleos de los átomos que forman el compuesto.
De manera similar podemos visualizar los enlaces covalentes del agua y metano.
· Unión en compuestos orgánicos
Los enlaces covalentes son los enlaces que nos interesan en nuestro estudio de la química orgánica. El componente básico de la estructura orgánica la química es el átomo de carbono tetravalente. Con pocas excepciones, el carbono los compuestos están formados por cuatro enlaces covalentes a cada átomo de carbono, independientemente de si la combinación es entre dos o más carbono átomos o entre el carbono y algún otro elemento. El enlace que resulta de compartir dos electrones, como ilustrado por enlaces carbono-hidrógeno y enlaces carbono-carbono en compuestos como el etanol, se denomina enlace sencillo. El átomo de carbono es capaz de formar cuatro enlaces simples. Sin embargo, existen compuestos como el etileno en los que dos electrones de cada uno de los átomos de carbono se comparten mutuamente, produciendo así un enlace que consta de cuatro electrones. A esto se le llama doble enlace. Además, en algunos compuestos (como el acetileno), tres electrones de cada átomo de carbono se comparten mutuamente, produciendo así un enlace llamado triple enlace. En el caso de enlaces simples, dobles o triples, cada átomo de carbono termina con un total de ocho electrones en su capa exterior. Además, un átomo de carbono puede compartir dos o tres electrones con átomos de otros que el carbono. Ejemplos de esto son los dobles enlaces en dióxido de carbono y el triple enlace en cianuro de hidrógeno.
Normalmente una sola línea recta que conecta los símbolos atómicos representa un enlace sencillo; dos líneas representan un doble enlace; y tres las líneas representan un triple enlace. Fórmulas estructurales de algunos Los compuestos de carbono se dan a continuación.
A veces se utilizan fórmulas condensadas en las que los enlaces no son mostrado.
Por conveniencia, a veces los átomos de carbono en una cadena larga son agrupados.
Otro sistema muestra todos los enlaces excepto los enlaces de hidrógeno, que son entendido como enlaces simples.
· Hidrocarburos
Primero consideraremos aquellos compuestos orgánicos que contienen solo dos elementos, hidrógeno y carbono. Estos compuestos se conocen como hidrocarburos. Más adelante consideraremos los compuestos orgánicos que contienen átomos de oxígeno, nitrógeno o azufre además de hidrógeno y carbono. Sobre la base de la estructura, los hidrocarburos se dividen en dos principales clases, alifáticas y aromáticas. Los hidrocarburos alifáticos son más divididos en familias: alcanos, alquenos, alquinos y sus análogos cíclicos. 
· Series homólogas
Una familia de productos químicos orgánicos se conoce como serie homóloga. Los miembros de una serie homóloga tienen estructuras moleculares similares y tienen propiedades físicas graduadas que se diferencian entre sí según al número de átomos de carbono en la estructura. Si la serie homóloga al que pertenece un compuesto en particular, se conoce la química y las propiedades físicas del compuesto se pueden inferir de las correspondientes propiedades de los otros compuestos de la serie.
 Por tanto, estudiaremos química orgánica mediante el estudio de las diversas familias de productos químicos orgánicos.
· Alcanos 
La serie homóloga de hidrocarburos designada por el nombre alcanos tiene la forma general CnH2n + 2. Los alcanos se nombran mediante la combinación de un prefijo (que denota el número de átomos de carbono) y el sufijo-ane (que clasifica el compuesto como un alcano). Los compuestos de esta familia a veces se denominan hidrocarburos saturados. porque los átomos de carbono están unidos a tantos átomos de hidrógeno como posible, es decir, los carbonos están saturados con hidrógeno. Estos alcanos también se denominan hidrocarburos de parafina. Los ingenieros petroleros normalmente llaman estas parafinas.
El sistema de nomenclatura comúnmente utilizado se conoce como IUPAC. Normas. Estas reglas son las siguientes:
1. La cadena continua más larga de átomos de carbono se toma como marco en el que se considera que los diversos grupos alquilo son sustituido. Por tanto, el siguiente hidrocarburo es un pentano.
2. La cadena de hidrocarburos madre se numera empezando por el final, y a los grupos sustituyentes se les asignan números correspondientes a sus posiciones en la cadena. La dirección de la numeración es elegida para dar la suma más baja para los números de la cadena lateral sustituyentes. Por tanto, el hidrocarburo anterior es 2,3-dimetilpentano.
3. Donde hay dos sustituyentes idénticos en una posición, como en el compuesto a continuación, números y suministrado para ambos.
4. Los grupos sustituyentes de cadena ramificada reciben nombres apropiados. mediante una simple extensión del sistema utilizado para cadenas ramificadas hidrocarburos. La cadena más larga del sustituto está numerada comenzando con el carbono unido directamente a la cadena de hidrocarburos madre. Los paréntesis separan la numeración del sustituyente de la cadena principal de hidrocarburos.
5. Cuando hay dos o más sustituyentes diferentes, el común El método consiste en enumerar los sustituyentes en orden alfabético. Sin embargo, los sustituyentes a veces se enumeran en orden creciente complejidad.
· Alquenos
La serie homóloga conocida como alquenos también se denomina insaturada. hidrocarburos u olefinas. La fórmula general para la familia de los alquenos es CnH2n. La característica distintiva de la estructura del alquenos es el doble enlace carbono-carbono que, como hemos discutido anteriormente, es un enlace de cuatro electrones formado por el intercambio de dos electrones de cada uno de dos. Átomos de carbón.
· Nomenclatura de alquenos
Los nombres de los alquenos se forman con los mismos prefijos utilizados en nombrando los alcanos. Estos prefijos corresponden al número de carbono átomos en el compuesto. El sufijo es -ene, que indica que el compuesto pertenece a la familia de los alquenos. Así, el miembro más simple de la familia de alquenos, C2H4. debería llamarse eteno. El eteno es comúnmente conocido como etileno, Figura 1-8. El siguiente miembro más grande de la familia, propano, comúnmente se llama propileo.
Las reglas del sistema IUPAC para nombrar los alquenos son las siguientes: 
1. Seleccione como estructura principal la cadena continua más larga que contiene el doble enlace carbono-carbono; luego considere el compuesto derivado de esta estructura mediante la sustitución de átomos de hidrógeno por varios grupos alquilo. 
2. Indique con un número la posición del doble enlace en la padre cadena. Designe la posición del doble enlace por el número de el primer carbono doblemente enlazado que se encuentra al numerar desde el final de la cadena más cercano al doble enlace. Por lo tanto, el siguiente compuesto es I-buteno en lugar de 3-buteno.
3. Indique las posiciones de los grupos alquilo unidos al padre cadena por el número de átomos de carbono a los que el alquilo se adjunta el grupo.
· Alcadienos, alcatrienos y alcatetraenos
Muchos compuestos de hidrocarburos contienen dos o más dobles enlaces. Estos se conocen como alcadienos, alcatrienos y alcatetraenos, con el sufijo que denota el número de dobles enlaces. La ubicación de cada doble El enlace se especifica mediante los números apropiados, como se ilustra a continuación.
Estos compuestos, también se conocen como diolefinas, triolefinas, etc. los alcadienos también se denominan comúnmente dienos. Los dienos tienen la general fórmula CnH2n - 2, que indica un mayor grado de insaturación que los alquenos. Químicamente, estos compuestos son tan reactivos como los alquenos. Físicamente, las propiedades de estos compuestos son similares a los alcanos con el número correspondiente de átomos de carbono.
· Alquinos
La característica distintiva de la estructura del alquino es el carbono-carbono triple enlace. La fórmula general para los alicalinos es CnH2n - 2, que es la misma que la fórmula general para los dienos. Sin embargo, los alquinos y dienos tienen diferentes grupos funcionales y, por tanto, diferentes propiedades.
· Propiedades físicas y químicas de los alquinos
Los alquinos tienen propiedades físicas esencialmente iguales a las de los alcanos y alquenos. Las tendencias en los puntos de fusión y ebullición son nuevamente aparentes. Químicamente, los alquinos son muy parecidos a los alquenos. Ambas familias son mucho más reactivos que los alcanos. Dado que el triple enlace parece ser forzado un poco más que el doble enlace, parecería químicamente más inestable. Sin embargo, por razones que no están completamente entendido, el triple enlace carbono-carbono es menos reactivo que el doble enlace carbono-carbono hacia algunos reactivos y es más reactivo hacia otros reactivos. Al igual que con los alquenos, la mayoría de las reacciones químicas de los alquinos involucran eliminación del triple enlace a favor de un enlace doble y uno sencillo. 
· Hidrocarburos ciclo alifáticos
Los átomos de carbono en los compuestos que hemos estudiado en anteriores las secciones de este capítulo están unidos entre sí para formar cadenas. Sin embargo, en muchos compuestos de hidrocarburos, los átomos de carbono son dispuestas en anillos. Estos se denominan compuestos cíclicos. Esta sección considera ciclo alcanos y ciclo alquenos.
· Propiedades físicas y químicas del ciclo alcanos
Otra vez vemos una serie homóloga con cambios razonablemente regulares en la ebullición puntos, puntos de fusión y gravedades específicas.
A diferencia de la mayoría de las series homólogas, los diferentes miembros de la familia del ciclo alcanos exhiben diferentes reactividades químicas. Ya hemos visto que la reactividad química está relacionada con la tensión en los enlaces carbono-carbono y que idealmente los enlaces de carbono deberían tener ángulos de enlace de 109. 
Dado que existe una diferencia de reactividad entre los diferentes ciclos parafinas, comenzaremos con el ciclo hexano menos reactivo. Si el ciclo hexano existiera como un hexágono plano, el ángulo de enlace carbono-carbono sería 120 °. Los enlaces en las conformaciones del ciclo hexano tiene ángulos de enlace de 109,5 °. Por tanto, la estabilidad de los enlaces es el mismo que en los alcanos de cadena lineal. Los cinco átomos de carbono del ciclo pentano forman un pentágono regular plano con ángulos internos de 108 °, que están muy cerca del enlace de carbono normal anglos. En realidad, las moléculas de ciclo pentano no son exactamente planas; sin embargo, los ángulos de enlace están lo suficientemente cerca del ángulo de enlace normal que estos los enlaces son sustancialmente tan estables como los del ciclo hexano. El ciclo butano y el ciclo propano tienen ángulos de enlace considerablemente más pequeños que el 109 o normal, y la deformación del ángulo es grande. 
· Anillos condensados
El ciclo parafinas pueden tener más de un anillo, con anillos que comparten carbono. átomos. Estos se llaman anillos condensados. Un compuesto común de este tipo es biciclo decano, también llamado declina. Otro anillo condensado simple Se muestran las estructuras que se encuentran comúnmente en el petróleo.
· Aromáticos
Los compuestos aromáticos (también llamados árenos) incluyen benceno y compuestos que se asemejan al benceno en su comportamiento químico. Esas propiedades de benceno que lo distingue de los hidrocarburos alifáticos se denominan propiedades aromáticas. Por lo general, las estructuras de los compuestos aromáticos son formado con benceno como componentebásico, aunque algunos Los compuestos que poseen propiedades aromáticas tienen estructuras que difieren de la estructura del benceno. Obviamente, cualquier estudio de la química de los compuestos aromáticos debe comience con un estudio del benceno. El benceno es único porque los enlaces entre los átomos de carbono en el benceno no parecen seguir la teoría de enlaces covalentes que hemos desarrollado hasta ahora.
· Benceno 
El benceno es una molécula plana con seis átomos de carbono dispuestos en un anillo hexagonal. Seis átomos de hidrógeno, uno asociado con cada carbono, irradian desde el anillo. La molécula es plana y simétrica, por lo que todos los ángulos de enlace son 120°.
· Nomenclatura de hidrocarburos aromáticos
Desafortunadamente, un método completamente sistemático para nombrar aromáticos compuestos no está en uso. El sistema utilizado es una combinación de triviales nombres y el sistema IUPAC. Algunas veces. compuestos que contienen Los anillos de benceno se consideran bencenos sustituidos, en cuyo caso la palabra benceno aparece en el nombre del compuesto junto con el nombre del sustituyente.
A veces, se considera que el anillo de benceno es el sustituyente; en estos casos se le llama grupo fenilo.
Muchos de los compuestos aromáticos simples tienen nombres triviales.
· Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos aromáticos.
Muchos de los compuestos que contienen anillos de benceno tienen efectos muy agradables. olores y por esta razón se denominan hidrocarburos aromáticos. Estos los compuestos, sin embargo, son generalmente bastante tóxicos; algunos son cancerígenos. Debe evitarse la inhalación de vapores de hidrocarburos aromáticos.
· Otros compuestos orgánicos
Las sustancias químicas orgánicas estudiadas hasta ahora en este texto se conocen como hidrocarburos, ya que las moléculas contienen solo carbono e hidrógeno átomos. Hay muchas otras familias de compuestos orgánicos que son compuesto por las estructuras básicas que hemos estudiado; sin embargo, sus las moléculas contienen átomos distintos de carbono e hidrógeno. Estas familias no serán consideradas en detalle ya que son presente sólo hasta cierto punto en los depósitos de petróleo de origen natural.
· Componentes del petróleo que no son hidrocarburos
El nitrógeno, el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno son constituyentes comunes del petróleo que no son hidrocarburos. Los tres son moléculas ligeras y principalmente forman parte del gas en la superficie. Se encuentran hidrógeno y helio en algunos gases naturales. La Tabla I-I muestra las cantidades de estos no hidrocarburos que se encuentran típicamente en los gases de petróleo de origen natural.
Los petróleos también contienen compuestos en los que azufre, oxígeno y / o los átomos de nitrógeno se combinan con carbono e hidrógeno. Estos elementos generalmente se combinan con las complejas estructuras de anillo que componen en moléculas más grandes de petróleos. Estos compuestos no hidrocarbonados más grandes forman una clase de productos químicos generalmente llamados resinas y asfáltanos. La cantidad de estos compuestos en el petróleo suele ser muy pequeña; sin embargo, hasta el 50% de las moléculas totales en algunos crudos pesados los aceites son resinas y asfálticas.
· Compuestos de azufre
Los compuestos de azufre forman el grupo más grande de no hidrocarburos en petróleo. Los petróleos crudos varían considerablemente en su contenido de azufre. Algunos tienen contenidos de azufre extremadamente bajos con menos del 0,1 por ciento en peso de azufre. Sin embargo, los crudos con alto contenido de azufre pueden contener de cinco a siete porcentajes en peso de azufre. Dado que el átomo de azufre es sólo una pequeña parte de una gran molécula, un petróleo crudo con un contenido de azufre del cinco por ciento en peso puede tienen átomos de azufre como parte de más de la mitad del total moléculas.
· Sulfuro de hidrógeno
El sulfuro de hidrógeno, H2S, es un gas incoloro que tiene un punto de ebullición de -76.5 ° F y tiene un olor extremadamente malo. Gases naturales que contienen cantidades muy pequeñas de sulfuro de hidrógeno tienen olores muy desagradables. El sulfuro de hidrógeno es venenoso; respirar gases en cantidades moderadas de sulfuro de hidrógeno puede ser fatal
· Mercaptanos
Los mercaptanos tienen una fórmula general, RSH, en la que el R representa cualquier grupo orgánico. Los mercaptanos también se conocen como tioles. En general, los mercaptanos tienen un olor más desagradable que sulfuro de hidrógeno. Por ejemplo, el butanotiol es un componente de la mofeta secreción, y el propanotiol es un componente del vapor de cebollas picadas.
· Sulfuros de alquilo
Los sulfuros de alquilo tienen la fórmula general RSR. Akly sulfuros también se denominan tioéteres o monosulfuros. Los sulfuros de alquilo forman el jefe ingrediente en muchas de las especias utilizadas en la cocina. Por ejemplo, El sulfuro de alilo es un componente principal del ajo.
Los sulfuros de alquilo se encuentran en el petróleo crudo y causan problemas al refinador, al igual que los mercaptanos y el sulfuro de hidrógeno. Los sulfuros pueden tomar la forma RSSR. Estos se llaman disulfuros.
· Otros compuestos de azufre
El azufre también puede estar presente en estructuras de anillo complejas que se encuentran en crudo Aceites Los átomos de azufre pueden ser parte del anillo o estar unidos al anillo. Estas moléculas suelen ser muy grandes y contienen 30 o más Átomos de carbón. Sin embargo, algunos ejemplos simples ilustrarán los tipos de compuestos de azufre que se encuentran en los petróleos crudos.
· Compuestos de oxígeno
Se sabe menos sobre los compuestos de oxígeno que se encuentran en los petróleos crudos. Sin embargo, los compuestos grandes con varios anillos, ya sean aromáticos o nafténicos, que contienen oxígeno, se han aislado de muchos crudos. El oxígeno puede ser parte del anillo o puede tomar la forma de aldehídos, alcoholes, cetonas o ácidos. El oxígeno normalmente se asocia con muy moléculas grandes. Sin embargo, algunos ejemplos sencillos para mostrar los tipos de las estructuras se dan a continuación.
· Compuestos de nitrógeno
Se sabe muy poco sobre los compuestos nitrogenados que se encuentran en los petróleos crudos. Aparentemente, los átomos de nitrógeno están incluidos en el anillo complejo. estructuras. A continuación, se ofrecen ejemplos sencillos.
· Compuestos organometálicos
El vanadio y el níquel están presentes en cantidades de partes por millón en la mayoría de los petróleos crudos, generalmente en grandes compuestos organometálicos solubles en aceite denominadas porfirinas. La estructura química de las porfirinas es muy similar a la materia colorante en la sangre ya la clorofila en las plantas.
· Resinas y Asfaltenos
Los productos químicos del petróleo se clasifican como parafinas, naftenos, aromáticos y resinas-asfaltenos. Hemos hablado de las tres primeras clases, que son hidrocarburos. Ahora pasamos a las resinas y asfaltenos. Las resinas y los asfaltenos son moléculas grandes, principalmente hidrógeno y carbono, con uno a tres átomos de azufre, oxígeno o nitrógeno por molécula. La estructura básica está compuesta por anillos, principalmente aromáticos, con de tres a diez o más anillos en cada molécula.
Las estructuras básicas de resinas y asfaltenos son similares. Ambos pueden ser formado por oxidación de hidrocarburos aromáticos poli cíclica. En el otro por otro lado, ambos pueden reducirse a hidrocarburos por hidrogenación, que produce moléculas de hidrocarburos de moderadas a grandes, sulfuro de hidrógeno y agua. Además, las resinas se pueden convertir en asfaltenos por oxidación. Sin embargo, existen diferencias importantes entre resinas y asfaltenos. Los asfaltenos no se disuelven en el petróleo, sino que se dispersan como coloides. Las resinas se disuelven fácilmente en petróleo. Los asfaltenos puros son polvos sólidos, secos, negros y no volátiles. Las resinas puras son pesadas líquidas o sólidos pegajosos y son tan volátiles como los hidrocarburosde los mismos talla. Las resinas de alto peso molecular son rojas; las resinas más ligeras son menos coloridas.
· Clasificación de aceites crudos
Los petróleos crudos pueden clasificarse por propiedades físicas o químicas. estructura de las moléculas constituyentes. Las estructuras químicas son mucho más difíciles de medir que las propiedades físicas.
· Clasificación física
El valor comercial de un líquido de petróleo se puede estimar rápidamente. mediante la medición de las siguientes características físicas: Gravedad específica, contenido de gasolina y queroseno, contenido sulfuroso, contenido de asfalto, punto de fluidez y punto de enturbiamiento. Se han discutido las primeras cuatro de estas propiedades. El punto de fluidez es la temperatura más baja, expresada como un múltiplo de SOF, a la que el líquido es Se observa que fluye cuando se enfría en las condiciones prescritas. Punto de nube es la temperatura a la que la cera de parafina comienza a solidificarse y se identificado por la aparición de turbidez a medida que se baja la temperatura. Ambos Las pruebas miden cualitativamente el contenido de parafina del líquido.
· Clasificación química
Las clasificaciones químicas de los petróleos se relacionan con las estructuras moleculares de las moléculas del aceite. Por supuesto, las moléculas más pequeñas, seis átomos de carbono y menos, son predominantemente parafinas. Tan químico La clasificación se basa generalmente en el análisis del petróleo después de la mayor parte de las moléculas ligeras se eliminan. Términos como parafínico, nafténico, nafténico-aromático y aromático-asfáltico se utilizan en los diversos métodos de clasificación que han propuesto. Estos términos obviamente se relacionan con la estructura molecular de la especie química más prominente en la mezcla de petróleo crudo. Sin embargo, tal clasificación se hace difícil porque las moléculas grandes generalmente consisten en anillos aromáticos y nafténicos condensados ​​con lado parafínico cadenas Las propiedades características de las moléculas dependen de la proporción de estas estructuras.
Un método de clasificación trata una molécula grande como aromática si tiene un anillo de benceno simple independientemente del otro contenido. Otro método considera la fracción de cada molécula aromática, nafténico o parafínico. Obviamente, en cualquier caso, el procedimiento de análisis es tedioso. A El tercer método de clasificación simplemente mide las gravedades específicas de varias fracciones separadas por destilación e intentos de relacionar químicos estructura a la gravedad específica. La industria del petróleo no ha acordado una clasificación estándar. sistema. Además, la clasificación del petróleo crudo tiene poca importancia en su producción, con la excepción de que los crudos parafínicas pueden precipitar cera y conecte la cadena de producción. En consecuencia, no examinaremos el sistema de clasificación en detalle. Kinghorn da una buena reseña de sistemas de clasificación química.
Well testing
Fluid flow in porous media
· Introducción
HERNANDEZ BERNARDO ESTEFANIA		tarea 1
En este capítulo inicial sobre el flujo de fluidos en medios porosos comenzamos con una discusión de las ecuaciones diferenciales diferenciales que se utilizan con mayor frecuencia para modelar el flujo flujo no estacionario. Los enunciados sencillos de estas ecuaciones se proporcionan en el texto; los detalles matemáticos más detalles matemáticos más tediosos se ofrecen en el Apéndice A para el para el instructor o el estudiante que desee desarrollar una mayor comprensión. Las ecuaciones van seguidas de una de algunas de las soluciones más útiles de estas de estas ecuaciones, con énfasis en la solución integral exponencial exponencial que describe el flujo radial en estado inestable. radial. Una discusión anexa (Apéndice B) de variables adimensionales puede ser útil para algunos lectores en este punto.
· El modelo de yacimiento ideal
Para desarrollar técnicas de análisis y diseño de pruebas de pozos de pozos, primero debemos hacer varias suposiciones simplificadoras simplificar el pozo y el yacimiento que estamos modelando. Naturalmente, no hacemos más suposiciones simplificadoras simplificar más de lo que es absolutamente necesario para obtener soluciones simples y útiles a las ecuaciones que describen nuestra situación, pero obviamente no podemos hacer menos suposiciones. Estas suposiciones se introducen como para combinar, la ley de conservación de la masa, la ley de masa, la ley de Darcy y las ecuaciones de estado para alcanzar nuestros objetivos. Este trabajo sólo se esboza en este capítulo; los detalles se encuentran en el Apéndice A y en las referencias.
si suponemos que la compresibilidad, c, es pequeña e independiente de la presión; la permeabilidad, k, es constante e isotrópica; la viscosidad, y, es independiente de la presión; la porosidad, ¢, es constante; y que ciertos términos de la ecuación diferencial básica (que implican gradientes de presión al cuadrado) son despreciables. Esta ecuación se llama ecuación de difusividad; el término 0,000264k/dyc se denomina difusividad hidráulica y c1.3 Soluciones a la ecuación de difusividad
· Soluciones a la ecuación de difusividad
En esta sección se tratan las soluciones útiles de la ecuación de difusividad que describe el flujo de partículas.
Fusividad que describen el flujo de un líquido un líquido ligeramente compresible en un medio poroso. También tenemos algunos comentarios sobre las soluciones de las ecuaciones. 
Hay cuatro soluciones de la ecuación 1 que son particularmente útiles en las pruebas de pozos: la solución para un para un yacimiento cilíndrico acotado; la solución para un yacimiento infinito con un pozo considerado como una fuente lineal con radio cero; la solución de estado pseudoestacionario de estado estacionario; y la solución que incluye el almacenamiento en el pozo para un pozo en un yacimiento infinito. Antes de discutir estas soluciones, sin embargo, debemos resumir las suposiciones que fueron necesarias para desarrollar la ecuación 1.1: medio poroso homogéneo e isótropo de espesor uniforme; propiedades de la roca y del fluido independientes de la presión; pequeño gradiente de presión, flujo radial, aplicabilidad de la ley de Darcy (a veces llamado flujo laminar); y fuerzas de gravedad despreciables.
· Depósito cilíndrico limitado
La solución de la Ecuación 1.1 requiere que especifiquemos dos condiciones de contorno y una condición inicial. A una solución realista y práctica se obtiene si suponemos que un pozo produce a un ritmo constante, qB en el pozo (g se refiere al caudal en STB/D en condiciones de superficie, y B es el factor de volumen de la formación en RB/STB), (2) el pozo, con radio ry, está centrado en un depósito cilíndrico de radio r, y que no hay flujo a través de este límite exterior, y (3) antes de comenzar la producción, el yacimiento está a presión uniforme, p;. La forma más útil de la solución deseada relaciona la presión de flujo, Pys, en la en la superficie de la arena con el tiempo y con las propiedades de la roca y del fluido del yacimiento. La solución es:
donde, por eficiencia y comodidad, hemos introducido las variables adimensionales
y donde J; e Y; son funciones de Bessel. (La compresibilidad total, c, se utiliza en todas las ecuaciones de este capítulo porque incluso las formaciones que producen un aceite monofásico contienen una fase acuosa inmóvil y tienen compresibilidad de la formación).
El lector que no esté familiarizado con las funciones de Bessel no debe no debe alarmarse ante esta ecuación. No será necesario utilizar la ecuación 1.6 en su forma completa para calcular los valores numéricos de p, en su lugar, utilizaremos usaremos formas limitantes de la solución en la mayoría de las computaciones. El hecho más importante de la Ecuación 1.6 es que, bajo las suposiciones hechas en su desarrollo es una solución exacta de la ecuacion 1.1. A veces se le llama a veces se le llama la solución de tasa constante de van Everdingen-Hurst.
· Yacimientocilíndrico infinito con pozo de origen lineal
Supongamos que un pozo produce a una tasa constante qB, el pozo tiene radio cero, el yacimiento está a presión uniforme, antes de comenzar la producción, y el pozo drena un área infinita (es decir, que p-p, como roo). En estas condiciones, la solución de la ecuacion 1. Es:
En la práctica, encontramos que la mayoría de los pozos tienen una permeabilidad reducida permeabilidad (daño) cerca del pozo que resulta de las operaciones de perforación o terminación. Muchos otros pozos de qBu se estimulan mediante acidificación o fracturación hidráulica. La ecuación 1.7 no modela adecuadamente estos pozos, su derivación mantiene la suposición explícita de permeabilidad uniforme en toda el área de drenaje del pozo. Hawkins señaló que si la zona dañada o estimulada se considera equivalente a una zona alterada de permeabilidad uniforme y radio exterior, la caída de presión adicional qBu, a través de esta zona puede modelarse mediante la ecuación de flujo radial en estado estacionario. Así: 
Antes de dejar la discusión del factor de piel, debemos señalar que una zona alterada cerca de un pozo particular afecta sólo a la presión cerca de ese pozo es decir, la presión en la formación no alterada lejos del pozo, no se ve afectada por la existencia de la zona alterada. Dicho de otro modo, utilizamos la ecuación 1.11 para calcular las presiones en el arenal con una zona alterada, pero utilizamos la ecuacion 1. No hemos presentado ecuaciones simples y presiones para el radio, r que puedan usarse para calculr r pero esto no ofrecerá dificultades en el análisis de pruebas de pozos.
· Ecuaciones de flujo para la geometría generalizada de los yacimientos
El índice de productividad, J, puede expresarse para una geometría general de geometría del área de drenaje como
Otras constantes numéricas tabuladas en la tabla 1.2 permiten calcular el tiempo máximo transcurrido durante el cual un depósito actúa de forma infinita (para que la solución de la función Ei), el tiempo necesario para que la solución de estado pseudoestacionario, predecir la disminución de la presión con una precisión del 1%; y el tiempo necesario para que la solución en estado pseudoestacionario sea exacta.
Para una geometría de reservorio dada, el tiempo máximo que un reservorio está actuando infinitamente puede ser determinado usando, la entrada en las columas "use infinite system Solution With Less Than 1% Error for tda <. Como tda =0.000264, esto significa que el tiempo en horas se calcula a partir de
· Flujo radial en un yacimiento infinito con almacenamiento en el pozo
La siguiente solución de la ecuación de difusividad radial incluye un fenómeno que causa tasas de flujo variables después del inicio de la producción.
Consideremos un pozo de petróleo cerrado en un yacimiento con presión uniforme e invariable. La presión del yacimiento soportará una columna de líquido hasta cierta altura de equilibrio en el pozo. Si abrimos una válvula en la superficie e iniciamos el flujo, el primer petróleo producido será el almacenado en el pozo, y el flujo inicial de la formación al pozo será cero. Con tiempo de flujo creciente, con una tasa de producción constante en la superficie de producción en superficie, el caudal de fondo de pozo se aproximará a la superficie, y la cantidad de líquido almacenado en el pozo se aproximará a un valor constante.
Ahora desarrollamos una relación matemática entre las tasas de flujo de la superficie y de la formación. Consideremos un pozo con una interfaz líquido/gas en el en el pozo, como se muestra en 1.4, y supongamos que existe algún mecanismo (una bomba o un elevador de gas) para llevar el líquido a la superficie. Dejemos que la tasa de superficie q sea variable en el caso general.
A partir de un balance de masas en el pozo, la tasa de entrada de líquido es 4fB en RB/D; la tasa de salida de líquido en RB/D; y la tasa de acumulación de líquido en el pozo es
Entonces, suponiendo un área constante del pozo, Ap, y factor de volumen de la formación de petróleo constante, B, el mismo en la superficie y en la superficie, el balance se convierte en
· Aproximación de Horner
En 1951, Horner informó de una aproximación que puede ser utilizada en muchos casos para evitar el uso de superposición en el modelado de la historia de la producción de un pozo de tasa variable. Con esta aproximación, podemos sustituir la secuencia de funciones Ei, que reflejan los cambios de tasa con una única función Ei que contiene un único tiempo de producción y una única tasa de producción.
La tasa única es la tasa más reciente no nula a la que se produjo el pozo, que se produjo en el pozo; por ahora llamaremos a esta tasa por ahora. El tiempo de producción único se obtiene dividiendo la producción acumulada del pozo por la tasa más reciente; llamamos a este tiempo de producción tp. tiempo de pseudoproducción:
Entonces, para modelar el comportamiento de la presión en cualquier punto de un yacimiento, podemos utilizar la sencilla ecuación:
La base de la aproximación no es rigurosa ino intuitiva, y se basa en dos criterios: Si utilizamos un único índice en la aproximación, la elección clara es el índice más reciente. La elección clara es la tasa más reciente; dicha tasa, mantenida durante un período significativo, determina la distribución de la presión más cercana al pozo y aproximadamente hasta el radio de investigación alcanzado con esa tasa. Dada la tasa única a utilizar, la intuición sugiere que elijamos un tiempo de producción efectivo que el producto de la tasa y el tiempo de producción como resultado la producción acumulada correcta. De esta manera, los balances de materiales se mantendrán acción de los balances de materiales. 
Pero, ¿cuándo es adecuada la aproximación? Si mantenemos una tasa más reciente durante un intervalo de tiempo demasiado breve de tiempo, las tasas anteriores jugarán un papel más importante papel en la determinación de la distribución de la presión en un yacimiento probado. Podemos ofrecer dos directrices útiles.
En primer lugar, si la tasa más reciente se mantiene lo suficientemente tiempo suficiente para que el radio de investigación alcanzado de investigación alcanzado con esta tasa alcance el radio de drenaje del pozo probado, entonces la aproximación de Horner es la aproximación de Horner es lo suficientemente precisa. Esta regla es bastante conservadora, sin embargo, esta regla es bastante conservadora.