JOURNAL BOLIVIANO DE CIENCIAS – Vol. 20 – Número 55
ISSN Digital: 2075-8944 ISSN Impreso: 2075-8936
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Citar como: Luque Veliz, D.
Software para la determinación
de propiedades pVT aplicados
al sector upstream – midstream.
Revista Journal Boliviano De
Ciencias, 20(55). 46-68 https://
doi.org/10.52428/20758944.
v20i55.960
Revisado: 25/03/2024
Aceptado: 20/05/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Luque Veliz,
D., Esta obra está bajo una
licencia internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
ningún conicto de intereses
en la publicación de este
documento.
Dennis Luque Veliz
Universidad Privada del Valle
Resumen
En la industria del petróleo y el gas natural, la determinación exacta de las
diferentes propiedades pVT de un uido proveniente de un pozo petrolero o
gasífero; son de vital importancia para la toma de decisiones técnicas y económicas
dentro del sector de los hidrocarburos. Por esta razón, el presente proyecto tiene
como objetivo desarrollar un prototipo de software que permita determinar las
propiedades físicas de mezclas de hidrocarburos de manera eciente. Y además
que contribuya a ser parte de la solución de uno de los problemas inevitables que
se da en el ámbito laboral y académico de la carrera de Ingeniería de Petróleo y
Gas Natural, que es la disponibilidad de reportes pVT al momento de caracterizar
un uido hidrocarburifero. Dada la naturaleza cuantitativa del proyecto, se optó
por una investigación a través del método cientíco deductivo - descriptivo,
en el que se describen las correlaciones pVT comúnmente utilizadas por los
ingenieros petroleros en los sectores de upstream - midstream y se adaptó la
metodología propuesta por el matemático Póyla para el desarrollo del software.
El resultado del proyecto fue un prototipo de software “independiente” bajo el
seudónimo de PROPIEDADES pVT (Versión 1.1), diseñado y codicado en
App Designer bajo el lenguaje de programación de MATLAB®. Este prototipo
integra más de 36 modelos matemáticos que simplican la resolución de cálculos
numéricos e iterativos presentes en las correlaciones pVT de diferentes uidos
aplicados al sector upstream - midstream, como: gas natural; petróleo (saturado
y bajo - saturado) y agua (saturada y bajo saturada).
Palabras clave: Propiedades pVT. Correlaciones pVT. Software aplicativo al
sector upstream - midstream. Ingeniería de Petróleo y Gas Natural. Programación
en Matlab.
Abstract
In the oil and natural gas industry, the exact determination of the dierent pVT
properties of a uid from an oil or gas well; They are of vital important for making
technical and economic decisions within the hydrocarbon sector. For this reason,
the objective of this project is to develop a software prototype that allows the
physical properties of hydrocarbon mixtures to be determined eciently. And
also contribute to being part of the solution to one of the inevitable problems that
occurs in the work and academic eld of Petroleum and Natural Gas Engineering
Proyecto de ingeniería aplicada
Software para la determinación de propiedades pVT
aplicado al sector Upstream – Midstream
Software for determining pVT properties applied to the Upstream – Midstream area
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career, which is the availability of pVT reports when characterizing a hydrocarbon
uid. Given the quantitative nature of the project, the investigation was chosen
through the deductive - descriptive scientic method, in which the pVT correlations
commonly used by petroleum engineers in the upstream - midstream sectors are
described and the methodology proposed by the Póyla mathematician for software
development. The result of the project was an “independent” software prototype
under the pseudonym PROPERTIES pVT (Version 1.1), designed and coded in App
Designer under the MATLAB® programming language. This prototype integrates
more than 36 mathematical models that simplify the resolution of numerical and
iterative calculations present in the pVT correlations of dierent uids applied
to the upstream - midstream sector, such as: natural gas; oil (saturated and low -
saturated) and water (saturated and low saturated).
Keywords: pVT Properties. pVT correlations. Application software for the upstream
- midstream area. Petroleum and Natural Gas Engineering. Programming in Matlab.
1. Introducción
El estudio de las propiedades físicas de mezclas de hidrocarburos según Brill y
Arirachakaran datan desde mediados del siglo XIX, pero ha sido a partir de la
década de 1975 (comienzos del Periodo del Despertar), cuando se ha comenzado a
incorporar herramientas computacionales con el propósito de predecir las distintas
propiedades pVT y características inherentes al ujo simultaneo de gas y líquido
presentes comúnmente en los sectores de upstream1, midstream2 y downstream3
(Garaicochea et al., 1991; Guzmán, 2009; Valle et al., 2017).
Actualmente, dentro de la industria del petróleo y el gas natural se comercializan
una amplia variedad de software los cuales integran diferentes modelos matemáticos
que varían en complejidad, rango de aplicación, exactitud y origen (por ejemplo,
Keymodel, WellFloTM, Pipesim Flow, PipephaseTM, PipeFlow®, Petrel, entre otros).
La predicción y el modelamiento que realizan estos programas informáticos, están
adecuados a fenómenos presentes en el país de origen del software. Además de estar
licenciados bajo el seudónimo de “privados” estos están programados en idiomas
extranjeros como inglés, árabe, chino y otros (Bratland, 2013). En cuanto a las
publicaciones hechas en las últimas décadas, acerca de la inclusión de software
comerciales orientados a la determinación de propiedades pVT se muestran a
continuación: Gonzales (2005); Iza (2017); Yagual (2019); y Arteaga et al., (2020).
La importancia de la determinación de las propiedades pVT en las operaciones
modernas de la industria de los hidrocarburos forma la base de muchos cálculos del
área de la Ingeniería de Yacimientos, Producción y Transporte de Hidrocarburos. El
conocimiento de estas propiedades es de vital importancia para la toma de decisiones
técnicas y económicas; dado que la determinación incorrecta de dichas propiedades
pVT podrían conducir a errores signicativos en el costo de producción, evaluación
de reservas de hidrocarburos, diseño de instalaciones y equipos, diseño de sistemas
1. Sector de la industria petrolera destinada a la exploración, descubrimiento y producción de Hidrocarburos.
2. Sector de la industria petrolera destinada al transporte y almacenamiento de hidrocarburos.
3. Sector de la industria petrolera destinada a la distribución de los derivados del petróleo
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de producción y transporte, determinación de la cantidad y calidad de uidos a
producirse, y otros que podrían sobrestimar o subestimar el potencial del pozo
petrolero (Ahmed et al., 2018; Baker et al., 2003; Iza, 2017). Estas propiedades
pueden medirse experimentalmente en un laboratorio pVT o pueden estimarse
mediante correlaciones empíricas; el método más preciso para determinar el
comportamiento de estos uidos es a través de un análisis pVT (realizado dentro
de un laboratorio); sin embargo, la evaluación de pozos exploratorios y el diseño
avanzado de equipos a menudo requieren una estimación del comportamiento del
uido antes de obtener una muestra representativa del yacimiento; es entonces
cuando se recurre al uso de diferentes herramientas, como: tablas, grácos y
modelos matemáticos desarrollados bajo un enfoque empírico (Aguilar y Cevallos,
2014; Aramendiz y Velázquez, 2008; Khabullin et al., 2014; Yagual, 2019).
Estos modelos matemáticos, comúnmente llamados ”Correlaciones pVT” tienen
principios termodinámicos y de mecánica de uidos, pero principalmente están
guiados por métodos de observación experimental limitados en su estudio por
parámetros tales como: gravedad del petróleo y/o gas, condiciones de presión,
volumen y temperatura de ujo, relaciones gas – líquido, y otros parámetros. Para
lo cual la determinación de las propiedades pVT se complica a la existencia de
numerosas variables haciendo que los modelos de cálculos comúnmente utilizados
en la industria petrolera sean complejos, dado que por lo general estos integran
procesos numéricos e iterativos (Banzer, 1996; Petrosky y Farshad, 1993).
La presente investigación corresponde al área de la Ingeniería de Yacimientos,
Producción y Transporte de Hidrocarburos donde se expone el desarrollo un
prototipo de un software orientado a la determinación de propiedades pVT. El
desarrollo del software no solo permitirá al ingeniero petrolero simplicar la
resolución de cálculos numéricos e iterativos presentes en las correlaciones pVT,
sino que a través de su manejo este fortalecerá su productividad y conocimiento en
lo cual se traduce como ahorro y ganancia de dinero para las empresas petroleras.
Para este propósito la investigación fue desarrollada a través del método cientíco
deductivo – descriptivo, utilizando técnicas de recopilación de información
bibliográca de fuentes primarias.
2. Metodología
Con el propósito de estructurar de mejor manera la investigación, se ha
adaptado la metodología para el desarrollo del prototipo de software a la propuesta
por el matemático George Pólya (1945). Esta metodología, también conocida como
el “Método de resolución de problemas”, proporciona estrategias y enfoques para
abordar y resolver problemas de manera efectiva y sistemática. Estos principios
también pueden aplicarse al desarrollo de un software, ver Figura 1.