Crudos pesados

PRODUCCIÓN DE CRUDOS PESADOS |
Pérdidas de calor y calidad de vapor en el fondo del pozo |
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Un pozo en Tía Juana, completado con un hoyo de 12 pulgadas de diámetro hasta una profundidad de 3000 pies, tiene un revestidor de producción de 8.52 pulgadas de diámetro interno y 9.60 pulgadas de diámetro externo. La temperatura promedio en la superficie es de 80°F y el gradiente geotérmico de la zona es de 0.0120 °F/pie. El pozo se somete a inyección de vapor a través de unatubería de 3.25 pulgadas de diámetro interno y 3.50 de diámetro externo y recibe 20000 lb/h de un vapor de 75% de calidad en el cabezal y 600 °F de temperatura. Calcular las pérdidas de calor y la calidad del vapor en el fondo del pozo, al cabo de 20 días iniciada la inyección.
Cálculo de f(t) para t = 20 días (Ec. 4.70)
ft=ln2αtrh-0.29
ft=ln20.0286(20*24)0.5-0.29=2.406
Cálculo de ε (Ec. 4.58)rto = | 0.145833333 | pies |
rco = | 0.4 | pies |
rci = | 0.355 | pies |
rh = | 0.5 | pies |

ε=1εto+rtorti1εci-1-1
Si εto=εci=0.9
ε=10.9+0.1460.35510.9-1-1
ε=0.8645
Cálculo de la temperatura promedio para iniciar los cálculos
Te=Ts+Gradgeotérmico*Prof
Te=80℉+0.0120℉pie*3000 pies
Te=80+36=116℉
Tci=Ts+Te2
Tci=600+1162=358℉
Tavg=Ts+Tci2
Tavg=600+3582=479℉
Cálculo de laspropiedades físicas del aire (espacio anular) a Tavg
Khan=0.01328+2.471×10-5T-4.247×10-9T2
Khan=0.01328+2.471×10-5(479)-4.247×10-9(479)2
Khan=0.023882994BTUh-pie-℉
μan=0.04+6.155×10-5T-1.22×10-8T2
μan=0.04+6.155×10-5(479)-1.22×10-8(479)2
μan=0.066683lbpie-h
cpan=0.2382+1.39×10-5T+1.027×10-8T2
cpan=0.2382+1.39×10-5(479)+1.027×10-8(479)2
cpan=0.247215BTUlb-℉ρan=8.55865×10-2-1.5531×10-4T+1.65602×10-7T2-6.92225×10-11T3
ρan=8.55865×10-2-1.5531×10-4(479)+1.65602×10-7(479)2-6.92225×10-11(479)3
ρan=0.0415812lbpie3
βan=2.15844×10-3-3.89367×10-6T+4.12773×10-9T2-1.71867×10-12T3
βan=2.15844×10-3-3.89367×10-6(479)+4.12773×10-9(479)2-1.71867×10-12(479)3
βan=0.0010516℉-1
Cálculo de hr (Ec. 4.57)
hr=σεTto*2+Tci*2Tto*+Tci*
hr=0.1713×10-8(0.8645)(600+460)2+(479+460)21060+818
hr=4.98569BTUh-pie2-℉Cálculo de Gr (Ec. 4.62) y Pr (Ec. 4.63)
Gr=rti-rto3gρan2βanTto-Ttiμan2
Gr=0.355-0.145834.17×1080.041582(0.00105)1060-8180.066682
Gr=377591.0476
Pr=cpanμanKhan
Pr=0.2472(0.06668)(0.023883)
Pr=0.69024
Cálculo de hc (Ec. 4.61)
hc=0.049(Khan)Gr×Pr0.333Pr0.074rto lnrcirto
hc=0.049(0.023883)377591.05×0.690.3330.690.0740.146 ln0.3550.146
hc=0.55825BTUh-pie2-℉
Cálculo de Uto (Ec. 4.56)Uto=1hc+hr+rtolnrhrcoKhcem-1
Uto=10.55825+4.98569+0.146 ln0.50.40.2-1
Uto=2.9147BTUh-pie2-℉
Cálculo de Th (Ec. 4.71)
Th=Tsft+KhcTertoUtoft+KhertoUto
Th=(600)2.406+1(116)0.146(2.9147)ft+10.146(2.9147)
Th=360.717℉
Cálculo de Tco (Ec. 4.73)
Tco=Th+rtoUtolnrhrcoKhcemTs-Th
Tco=360.717+0.146(2.9147)ln0.50.40.2600-360.717
Tco=474.197℉
Como la diferencia entre Tco y Tci es grande se repite elproceso el número de iteraciones necesarias hasta que la difieran en una tolerancia de aproximación de 0.1.
  | Gr | Tci | Th | Tco | hr | hc | Uto |
  |   | ºF | ºF | ºF | BTU/h-pie2-ºF | BTU/h-pie2-ºF | BTU/h-pie2-ºF |
1 | 377591.0476 | 358 | 360.7168263 | 474.19705 | 4.985685367 | 0.558250665 | 2.914720231 |
2 | 196289.5359 | 474.19705 | 369.0141382 | 486.341996 | 5.895423017 | 0.448968402 |3.121796544 |
3 | 177339.8545 | 486.341996 | 369.8372806 | 487.5468464 | 5.999184629 | 0.434043783 | 3.143153784 |
4 | 175459.9341 | 487.546846 | 369.9183162 | 487.6654599 | 6.009571004 | 0.432506151 | 3.145264596 |
5 | 175274.8623 | 487.66546 | 369.9262875 | 487.6771277 | 6.010594415 | 0.432354183 | 3.145472313 |

Cálculo de la tasa de pérdidas de calor (Ec. 4.67, 4.69, 4.72)...