stylesheet

TIGHT GAS AND SHALE GAS




TIGHT GAS. Tight gas is unconventional natural gas which is difficult to access because of the nature of the rock and sand surrounding the deposit. Because this gas is so much more difficult to extract than natural gas from other sources, hydraulic fracturing and directional drilling is necessary to produce the well. This is also found trapped in impermeable rock and non-porous sandstone or limestone formations, typically at depths greater than 10,000 feet below the surface. The viability of sandstone reservoirs is determined by their porosity, or the open space between grains, and permeability, or how easily fluid or gas moves through the rock. In some cases, the gas can be found in small, isolated zones within 20 feet of each other, but due to the density of the rock formation, are inaccessible via the same vertical well.

The United States has been producing tight gas for more than four decades, and it now accounts for approximately 40 percent of the nation’s unconventional gas output.

SHALE GAS:

Shale gas refers to natural gas that is trapped within shale formations. Shales are fine-grained sedimentary rocks that can be rich sources of petroleum and natural gas.  Shale is one of the Earth’s most common sedimentary rocks. It is a fine-grain rock composed mainly of clay flakes and tiny fragments of other minerals. Shale can be a gas reservoir, but only formations with certain characteristics are viable for development.

Over the past decade, the combination of horizontal drilling

SHALE GAS

 and hydraulic fracturing has allowed access to large volumes of shale gas that were previously uneconomical to produce. The production of natural gas from shale formations has rejuvenated the natural gas industry in the United States.

Thermogenic (from the Greek word meaning ‘formed by heat’) gas forms when organic matter in shale is broken down at high temperatures, often a result of burial deep underground. The gas is then reabsorbed by organic material to trap the gas within the shale. Shale gas is the most commonly known unconventional gas.



CARACTERISTICAS DEL GAS NATURAL VEHICULAR




GAS NATURAL VEHICULAR. NGV (Natural Gas forVehicles) que son las siglas utilizadas a nivel mundial para identificar al Gas Natural Vehicular que para el caso del Perú es el Gas Natural proveniente Camisea o de cualquier yacimiento gasifero que luego de ser comprimido en las estaciones de servicio es almacenado en cilindros de vehículos especialmente diseñados para tal fin.

GNC , Es la sigla utilizada en Argentina para identificar al GNV.

DIFERENCIAS ENTRE EL GAS NATURAL Y EL GAS LICUADO DE PETROLEO

  • El gas natural esta compuesto predominantemente por metano (CH4) con un pequeño porcentaje de Etano (C2H6), mientras que el gas licuado de petróleo esta compuesto por una mezcla en diferentes porcentajes de Propano (C3H8) y Butano (C4H10).
  • El Gas Natural es un hidrocarburo mas liviano que el aire por lo que en caso de fuga esta se disipa en la atmósfera, sin embargo, el GLP es mas pesado que el aire por lo que en caso de fuga

    ESQUEMA DE INSTALACION EN UN VEHICULO DE GNV

    este permanece sobre la superficie, disipándose solamente con la circulación de aire.

  • El Gas Natural es extraído mediante la perforación pozos sobre yacimientos ubicados en el subsuelo, en contraste, el GLP es obtenido por el procesamiento  de los líquidos extraídos del  gas natural o de la refinación del petróleo crudo en las refinerías.

VENTAJAS DE SEGURIDAD DEL GNV

Existen 3 ventajas que se deben tener en cuenta, el GNV al ser más liviano (d = 0.65 kg/m3) que el aire. Ademas el cilindro de almacenamiento de GNV para los vehículos está construido sin soldaduras evitando puntos de concentración de esfuerzos y posee hasta 8 mm de espesor en sus laterales y hasta 2 pulgadas en las bases.

TANQUE DE GNV

Finalmente, como medida de seguridad adicional se utilizaran picos de carga diferentes en los surtidores de las estaciones de servicio de GNV a los ya existentes para combustibles líquidos y GLP, evitando así posibles confusiones.

SISTEMAS UTILIZADAS EN UN GNV

El sistema instalado en un GNV controla las siguientes funciones como:

  1. Selección de combustible, a través de una llave le permite al conductor seleccionar el tipo de combustible a utilizar, variando entre nafta y GNC en forma manual o automática.
  2. Indicación de nivel de carga de los cilindros de gas.
  3. Diagnóstico, verificando el rendimiento del sistema.
  4. Seguridad, en caso de una detención accidental del motor el paso de gas es cerrado inmediatamente.

 Los emuladores de inyección, interrumpen la orden a los inyectores y la alimentación, y envían al módulo electrónico de control una carga equivalente para evitar la detección de anomalías. El procesador de cronometraje de chispa modifica el tiempo de duración de la ignición cuando el motor trabaja con GNC, manteniendo la duración original de la chispa cuando el motor trabaja con nafta. Esto es necesario debido al tipo de propagación de la llama cuando se combustiona GNC.

Los accesorios electrónicos del sistema de conversión realizan las siguientes operaciones:

  1. Detienen la inyección de combustible.
  2. Modifican el tiempo de chispa para optimizarlo cuando el motor funciona con GNC.
  3. Emiten la señal de sensor de oxígeno, para evitar que el módulo de control (ECM) descubra anomalías de funcionamiento.

 Las principales funciones de este circuito están en manos de los componentes electrónicos:

Relación Estequiométrica:

 Para que la combustión de la mezcla aire / nafta o gas se lleve a cabo de forma perfecta, la relación ideal debe ser de 14,7 gramos de aire por cada gramo de nafta o gas. En estas proporciones, la relación aire / nafta o gas se conoce con el nombre de relación estequiométrica, y el valor Lambda en este caso es igual a la unidad.  La sonda lambda se encarga de medir la composición de estos gases de escape y de enriquecer o empobrecer la proporción de nafta o gas en la mezcla de admisión.

 Sonda Lambda.

Los catalizadores de tres vías necesitan una regulación de oxígeno muy precisa para funcionar correctamente, para lo cual se monta antes del catalizador una sonda conocida con el nombre de sonda Lambda. Su misión es informar al sistema de alimentación sobre el factor del mismo nombre (factor Lambda), pues el catalizador sólo funcionará bien si el factor Lambda es en todo momento igual a uno. Si no es así, la sonda envía una señal eléctrica a la centralita electrónica para reajustar la relación aire / combustible de la inyección.

CROMATOGRAFIA DE HIDROCARBUROS




CROMATOGRAFIA DE LOS HIDROCARBUROS. Generalmente las mezclas de hidrocarburos (Gas y/o Petróleo) se describen por medio de algunas propiedades características. Algunas de estas propiedades (densidad, viscosidad, capacidad calorífica, contenido de sales, etc) representan valores medios del sistema y suelen emplearse para darle valor comercial a la mezcla. Otras propiedades se emplean para evaluar el comportamiento de la mezcla en diferentes condiciones. Entre estas últimas, la composición suele ser la propiedad más importante del sistema.

CROMATOGRAFIA DE PETROLEOS NEGROS

El interés de conocer la composición detallada de una mezcla de hidrocarburos reside en que muchas propiedades globales resultan aditivas, de modo que pueden evaluarse adecuadamente conociendo las propiedades de los componentes individuales y su proporción dentro de la mezcla.

Por esta razón, salvo cuando algunos componentes presentan un interés particular (CO2, BTEX, etc), la composición de detalle de una mezcla de hidrocarburos se emplea sólo como herramienta de cálculo para estimar otras propiedades de interés directo. Sin embargo los petróleos naturales suelen estar formado por una mezcla íntima de más de 500 componentes individuales, de modo que, para fines prácticos, la composición de las mezcla se describe en forma simplificada mediante una serie de metodologías experimentales y de cálculo

LA CROMATOGRAFIA GASEOSA

La Cromatografía Gaseosa es un procedimiento de análisis para separar, identificar y cuantificar los diferentes componentes de una mezcla. Las mezclas a analizar pueden estar inicialmente en estado gaseoso, líquido o sólido, pero en el momento del análisis la mezcla debe estar vaporizada.

El equipo cromatográfico (Cromatógrafo de gases) consta de las siguientes partes:

  • Un sistema para alimentar un gas de transporte (gas “carrier”) que recorre en forma permanente el circuito del cromatógrafo.
  • Un sistema de Inyección.El Inyector es el lugar por donde se introduce una

    GAS CHROMATOGRAPH

    pequeña cantidad de muestra (del orden de 1 cm3 de gas o 1 micro-litro de líquido) en medio de la corriente de gas “carrier”.

  • Un sistema de Separación, formado por una o varias columnas que llevan a cabo la  tarea de fraccionamiento de los diferentes componentes.
  • Un sistema de Detección para generar una señal cuando un componente de la mezcla completa el recorrido del sistema de separación.
  • Un sistema de Integración para cuantificar la señal generada por cada componente en el Detector.

Gas Carrier:

El gas “carrier” se elige de modo que no interfiera con las mediciones que se realizan. Los gases usados más frecuentemente son Hidrógeno, Helio y Nitrógeno.

Inyector:

El inyector es sólo una pequeña cámara colocada inmediatamente antes de la(s) columna(s) de separación, donde se accede mediante una jeringa adecuada o con una válvula de inyección.

Columnas:

El sistema de columnas cromatográficas constituyen el corazón de todo cromatógrafo. Cada columna se diseña para aprovechar alguna propiedad de los diferentes componentes que resulte adecuada para generar distinta velocidades de avance para cada uno de ellos durante el recorrido de la columna. En el caso de los hidrocarburos se suele usar la volatilidad como propiedad distintiva entre los diversos componentes. Para aprovechar esta propiedad se emplea una fase líquida estacionaria que queda retenida en la columna mientras el gas carrier circula por ella.

Detectores:

Los detectores empleados en cromatografía gaseosa son de varios tipos, pero los dos principales son los siguientes:

  • Detector de Conductividad Térmica (TCD).
  • Detector de Ionización de Llama (FID).

El TCD es un detector universal pues mide la diferente conductividad térmica entre el carrier y los diferentes compuestos arrastrados por el “carrier” hasta el detector.

El FID es un detector de muy alta sensibilidad sólo apto para hidrocarburos pues permite detectar los iones de Carbono que se forman durante la combustión a alta temperatura.

VALIDACION DE DATOS PARA UN ESTUDIO DE PVT

El chequeo de la consistencia en la información reportada en un informe PVT y su validación resulta de extrema importancia durante la caracterización de reservorios. Esta afirmación se sustenta en que la gran mayoría de las herramientas de análisis, que emplea el reservorista a diario, requieren de información de fluidos coherente y representativa. Para realizar un buen chequeo de consistencia y validación de los datos informados en un ensayo PVT, se requiere seguir un orden lógico de los procesos de análisis. El siguiente es un posible esquema de trabajo:

  •  BALANCE DE MASA DE LA INFORMACION REPORTADA

Estos balances pueden ser aplicados a los diferentes procesos de separación empleados en el laboratorio.

 Balance de masa global.

Este balance chequea que la densidad de la muestra medida sea consistente con la que se podría calcular empleando los valores reportados de densidad de tanque, gravedades específicas de los gases liberados en cada etapa de separación y relaciones de gas producido por etapa. La inconsistencia

EQUIPO DE PVT

en este análisis indicaría una anomalía en alguno o todos los datos del informe empleados en el cálculo.

Balance de masa por etapas.

Al igual que en el balance anterior, en este balance también se chequea que la densidad de la muestra medida sea consistente con la que se podría calcular empleando los valores reportados de densidad líquido, factor de volumen del líquido, gravedad específica del efluente y relación de gas producido en cada etapa del ensayo realizado en el laboratorio. A diferencia del balance anterior, en éste se va chequeando etapa a etapa el balance de materiales de la densidad. Los resultados inconsistentes de este análisis permiten identificar las etapas a partir de las cuales los valores reportados dejan de ser confiables.

Balance de masa composicional.

Este balance se determina, en cada etapa del ensayo, las fracciones de cada componente que se encuentran en estado líquido y gaseoso. Con las fracciones molares individuales se puede determinar el comportamiento de las constantes de equilibrio en el rango de presiones del ensayo. Este balance más complejo permite determinar la coherencia de la información calculada (fracciones de masa, y molares, salientes y remanentes en el sistema) y comparar las constantes de equilibrio así obtenidas con valores de referencia.

  • GRAFICOS DE CONTROL

Entre los gráficos de control más empleados en esta etapa de análisis se encuentran el gráfico de Hoffman y el gráfico de constante de equilibrio versus temperatura de ebullición. Ambos gráficos son esencialmente similares ya que en el de Hoffman se grafica constante de equilibrio por presión versus una función especial que incluye las inversas de la temperatura y la temperatura de ebullición.

PVT ANALYSIS

En estos gráficos los puntos generados por los distintos componente deben presentar una tendencia rectilínea. La desviación de este comportamiento indica alguna anomalía cuya importancia, interpretación y corrección depende, entre otras cosas, del criterio del analista.

  • CHEQUEO GENERAL DE PARAMETROS

Una de las partes más importante de cualquier chequeo de consistencia es la comparación de los parámetros globales del ensayo PVT con valores esperados a partir de correlaciones, ecuaciones semi-empíricas y base de datos locales. Este chequeo incluye una mezcla de criterio y experiencia del analista y da como resultado una validación parcial o total de los resultados obtenidos en el laboratorio. Es la parte en la cual el analista experimentado debe emitir juicios individuales acerca de los parámetros reportados. Debido a que este chequeo varía en gran medida dependiendo la información disponible, es imposible determinar a priori reglas generales de validacion.

  • SIMULACION TERMODINAMICA

El objetivo de esta simulación es el de ajustar parámetros específicos del modelo de ecuaciones termodinámicas para así poder reproducir los resultados del ensayo PVT. Es importante remarcar que mediante este proceso de ajuste se puede corroborar la coherencia de los datos en su conjunto.

  • PREPARACION ENTRADAS DE AMPLIO ESPECTRO PARA UN SIMULADOR NUMERICO

Una vez ajustado un modelo termodinámico del fluido de reservorio con datos apropiadamente validados se puede emplear el modelo para generar una variedad de condiciones operacionales presentes y futuras, sin necesidad de tener que ensayar en laboratorio cada una de estas situaciones. Esta herramienta permite evaluar condiciones tales como el inicio de la inyección de un fluido (agua, gas) posterior al comienzo de la depletación, existencia de viscosidades de superficie diferentes en cada pozo, cambio de condiciones óptimas de separación a lo largo de la historia del yacimiento, reconstrucción de historia de PVT, etc.

SUPERPOSITION IN TIME – WELL TESTING

All derivation and results above were presented assuming constant rate production. In practice we need to model more complex flow histories. In particular, due to the difficulty of maintaining a constant flow rate. Pressure Transient Analysis is traditionally based upon build up data, preceded by one or more flowing and shut-in phases.

Going from a single constant rate response to the simulation of complex production histories is possible using the principle of superposition in time, which also defines a superposition time functions to qualify flow regimes even for complex production histories.

THE GENERAL PRINCIPLE OF SUPERPOSITION

Superposition in time and/or in space, consists in generating the solution of a complex problem with thel linear combination and superposition, in time and/or space, of simpler solutions. The most popular superposition in Pressure Transient Analysis and Production Analysis are:

  1. Simulation of complex production historiesby linear combinations of

    HORNER TIME

    simple drawdown solutions with different weights and starting times. This is called superposition in time.

  2. Simulation of simple linear boundaries by linear combination of infinite well and interference solutions coming from virtual wells, simulating the boundary by symmetry (also called the method of image wells).

For any problem involving  linear diffusion equation, the main superposition principles are:

  • Linear combinations of solutions honoring the diffusion equation also honor the equation.
  • At any flux point (well, boundary), the flux resulting from the linear combination of solutions will be the same linear combination of the corresponding fluxes.
  • If you find, from the linear combination of solutions that honor the diffusion equation, a solution that honors all flux and boundary conditions at any time, then it is THE solution of the problem. It does not matter that the elementary superposed solutions are physical or not, as long as the final combination honors the flux and boundary conditions.

From these principles it is easy to build the following series of rules for superposition in time:

  • The pressure changes due to the production, Q, of a given system is Q times the unit rate solution of the same system. The solution for the injection at rate Q will be minus Q times the same unit rate solution.
  • To simulate the sequence of a constant rate Q1 from time zero to time t1,

    FLOW ANALYSIS

    followed by the production Q2 from time t1 ti infinity, you can superpose the porduction at rate Q1 from time zero to infinity and a production of rate (Q2-Q1) from time t1 to infinity.

  • As a specific case, stimulate constant production Q from time o to production time tp, followed by a shut-in of infinite duration, you can superpose the production of Q from time zero to infinity and an injection of Q from time tp to infinity.
  • This is easily extends to production sequences that may be as complex as needed.

BUILD-UP SUPERPOSTION

The superposition time function has been  used as a tool to analyze transient pressure data measured under the influence of  a variable flow rate. This function is  usually defined assuming that radial flow  equations are valid, however, in practice  there are cases that exhibit several flow  regimes (i.e. fractured wells, partially  penetrating wells, etc.).

SUPERPOSITION IN TIME BUILD UP TEST