cap_2_pvt

Capitulo 2Propiedades Fisicoqumicas del Gas y del Aceite

2.1.-Diagramas de Fase

2.1.-Sustancias Puras.

Con los diagramas de fase podemos explicar como los cambios de presin y temperatura afectan el comportamiento de los hidrocarburos.

Existen 3 factores importantes en el comportamiento molecular de un componente puro o de mezclas de hidrocarburos.

A).-Presin.-Es un reflejo del numero de molculas de un gas que estn golpeando las paredes de un recipiente, a medida que las molculas estn ms cercanas la presin se incrementa.

B).-Temperatura.-Un reflejo de la energa cintica de las molculas. La temperatura es un promedio de la energa cintica de las molculas del material.

El incremento en la temperatura ocasiona un incremento en la energa cintica, ocasionando que las molculas incrementen su movimiento y tiendan a separarse.


C).-Fuerzas de atraccin y repulsin molecular. Estas fuerzas cambian con las distancias entre molculas: las fuerzas atractivas aumentan conforme la distancia entre las molculas decrece hasta que llega un momento en que estn tan juntas que se generan fuerzas de repulsin como en el caso del lquido en el cual las molculas estn tan juntas que las fuerzas de repulsin tienden a aumentar la resistencia del material a la compresin.

Definicin de Fase.

Se define como cualquier parte de un sistema homognea y fsicamente distinta de otra parte del mismo sistema y que estn separadas por fronteras definidas, por ejemplo el agua, el hielo y el vapor de agua.

Los sistemas de un solo componente se comportan de manera muy diferente de los sistemas con varios componentes, por lo cual es necesario primeramente estudiar su comportamiento presin volumen temperatura.

DIAGRAMA PRESIN TEMPERATURA PARA EL ETANO (C2H6)1000200300400500600700-100-50050100PUNTO CRITICOLIQUIDOVAPORPRESION, PSITEMPERATURA (F)LINEA DE PRESION DE VAPORTCSOLIDOLINEA DE PUNTOS DE FUSION1234

DIAGRAMA PRESIN-VOLUMEN PARA UN SOLO COMPONENTE

2.1.-DIAGRAMAS DE FASE

2.1.-SUSTANCIAS PURAS.

El comportamiento de fase para dos componentes no es tan simple como el comportamiento de fase de un solo componente en lugar de una sola lnea que representa la presin de vapor existe un amplio rango de presiones en las cuales dos fases coexisten.

La regin de 2 fases es rodeada por un lado por la lnea de puntos de roco y por otro lado por la lnea de puntos de roco y estas 2 lneas se unen en el punto crtico.

La presin de burbuja es definida como la presin a la cual se forma la primera burbuja de gas.

La presin de roco se define como la presin a la cual se forma la primera gota de lquido.

DIAGRAMA PRESIN TEMPERATURA PARA UNA MEZCLA DE2 COMPONENTES (ETANO - PROPANO)

200300400500600700800900100011001200PRESION, (PSI)-10001002003004005006000100MODIFICACIN DEL DIAGRAMA DE FASE CON LA VARIACIN DE PORCENTAJE EN LA MEZCLA (C2 - C7)TEMPERATURA F

2.1.-DIAGRAMAS DE FASE

2.3.-MEZCLAS MULTICOMPONENTES

Los componentes del petrleo como se mencion en la seccin 1 tiene un amplio nmero de componentes por lo cual el diagrama de fase depende de la composicin de la mezcla as como de las propiedades de los componentes de la mezcla.

Los ms importantes conceptos fsicos relacionados con un diagrama de fase para una mezcla de hidrocarburos son:

a).-Punto crtico la presin a la cual las propiedades intensivas de cada fase son las mismas.

b).-Temperatura crtica.-la temperatura del punto crtico.

c).-Presin crtica.-la presin del punto crtico.

c).-Propiedades intensivas.-las propiedades que son independientes de la cantidad de material considerado.



c).-Propiedades Extensivas.-Las propiedades directamente proporcionales a la cantidad de material considerado.

d).-Curva de puntos de burbuja.-La lnea de puntos que une las presiones a las cuales aparece la primera burbuja de gas.

e).-Curva de puntos de roco.-La lnea de puntos que une las presiones a las cuales aparece la primera burbuja de lquido.

f).- Regin de dos fases.-La regin en la cual coexisten gas y lquido en equilibrio.

g).-Cricondenterma.- La mxima temperatura a la cual coexisten vapor y lquido en equilibrio.

h).-Cricondenbara- La mxima presin a la cual coexisten vapor y lquido en equilibrio.



h).- Zona de condensacin retrgrada.-La regin en la cual el lquido se condensa bajando la presin a temperatura constante.

h).-Zona de vaporizacin retrgrada.-La regin en la cual se forma vapor decreciendo la temperatura a presin constante.

DIAGRAMA DE FASE PARA MEZCLAS DE HIDROCARBUROS


2.4.-Diagramas Ternarios

El comportamiento de fases de una mezcla de 3 componentes puede ser representado por un diagrama ternario, para mezclas multicomponentes es necesario utilizar pseudocomponentes.

En la figura siguiente se observa que la esquina superior del tringulo representa 100 % de metano mientras que el lado opuesto representa 0 % de metano. de la misma la esquina derecha inferior representa 100 % butano y la esquina inferior izquierda representa 100 % decano.

Si tres componentes se mezclaran en las proporciones del punto s a 2500 lb/pg2 y 160 of y se dejara en equilibrio se tendran 2 fases un lquido en equilibrio con composicin x y un gas equilibrio con composicin y.

Cualquier mezcla de componentes que caigan dentro de la envolvente de fase tendr 2 fases lquida y gaseosa. la zona de lquido est ubicada a la debajo de la lnea de punto de burbuja y la zona de gas esta ubicada encima de la lnea de puntos de roco.

RELACION DE FASE METANO/ N BUTANO A 160F Y 2500 lb/pg2(% MOL STALKUP)LINEA PUNTO BURBUJA (LIQUIDO SATURADO)PUNTO CRITICOLINEA DE PUNTO DE ROCIO(VAPOR SATURADO)100% C1100% C10100%n- C4YXREGION DE DOS FASESS


2.4.-Diagramas Ternarios

El incremento en la presin incrementa el tamao de la regin de 2 fases. el punto crtico desaparece con la reduccin de la presin y a medida que el diagrama de 2 fases intercepta el lado derecho del diagrama indica que a esa presin limite el metano y el butano no formaran mezclas de una fase para todas las composiciones posibles.

El incremento en la temperatura incrementar el tamao de la regin de 2 fases.

GAS BUTANO INYECTADO REQUERIDO PARA MISCIBILIDAD CON FLUIDO DEL YACIMIENTO PRESION DE OPERACIN ARRIBA CRICONDENBARA T=160FP=3,250 PSIAG2-78.5%C1,21.5%C4G1-100%C1100% C1100% C10100%n- C4P=2,500 PSIAL1


2.5.-Clasificacin de los Yacimientos de Acuerdo a su Diagrama de Fase.

Los yacimientos se clasifican de acuerdo a su diagrama de fase en los siguientes tipos.:

a).- Yacimientos de bajo encogimiento (aceite negro)b).- Yacimientos de alto encogimiento (aceite voltil)c).- Yacimientos de gas y condensado.d).- Yacimientos de gas hmedoe).- Yacimiento de gas seco.

DIAGRAMA DE FASE PARA LOS ACEITES DE BAJO ENCOGIMIENTO (Mndez L.T.)TEMPERATURALIQUIDOGASPRESINPRESION DE BURBUJAPRESION DE ROCIOABCPy,TyPcPsTsTy7550250DRGA < 200 m3/m3 o >0.85 gr/cm3Bo < 2.0 m3/m3CONTENIDO C7+ 20 %

DIAGRAMA DE FASE PARA LOS YACIMIENTOS DE ALTO ENCOGIMIENTO (Clark N. J.)

DIAGRAMA DE FASE CARACTERISTICO DE LOS YACIMIENTOS DE GAS Y CONDENSADO (Clark N.J.)

VARIACIN DEL VOLUMEN DE HIDROCARBUROS EN EL YACIMIENTO CON LA PRESIN (Clark N.J.)ACEITE DE BAJOENCOGIMIENTOACEITE DE ALTO ENCOGIMIENTOGAS Y CONDENSADOPRESINVOLUMEN (%)ECCCBBBDDD1007550250

DIAGRAMA DE FASE CARACTERISTICO DE LOS YACIMIENTOS DE GAS HUMEDO (Mndez L.T.)

DIAGRAMA DE FASE CARACTERISTICO DE LOS YACIMIENTOS DE GAS SECO (Mndez L.T.)

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS (Cronquist Chapman)Se determina el factor de volumen adimensionalLa relacin gas aceite adimensional toma la siguiente forma:La presin adimensional es la siguiente:

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS (Cronquist Chapman)Donde:Boa = Factor de volumen del aceite a Pat y Ty (m3/m3) .Bob= Factor de volumen del aceite a Pb y Ty (m3/m3) .Pb= Presin de burbuja (kg/cm2)P=Presin del experimento (kg/cm2)Rp=Relacin gas disuelto aceite acumulada (m3/m3)Rsb= Relacin gas disuelto aceite a Pb (m3/m3)

Rpd Vs Pd (Cronquist Chapman)

Bod Vs Pd (Cronquist Chapman)

Vol. Rel. Lquido Vs Pd (Mndez L.T.)

Grfico3

0100010010010010001001001001001001000100100100100

35.48645.0825.998.854961832199.091597274886.9995.90.597.989.207487056979.292.4685.6562.67.987.6699.079754601263.51231088795.43

40.71843.9826.17897.709923664197.880393641277.7892.51.495.779.769016328267.487.682.0857.81579.8998.312883435651.023435182487.66

42.35841.7324.61396.564885496296.669190007673.8190.23.191.573.397052966960.282.8579.214394058355.82273.7397.239263803749.629190151381.23

41.87639.0922.4195.419847328295.533686601169.8889.56.690.267.224213460854.678.972.697316805354.727.471.1296.088957055248.442598635478.17

39.98935.9720.694.274809160394.398183194566.378.518.384.862.007168458850.475.3667.236780166353.231.567.5194.938650306745.476119845774.99

37.43733.851993.053435114593.111279333863.3271.826.380.957.7857427324872.176451.832.464.0393.711656441742.509641056170.91

35.1482916.30791.755725190891.975775927360.5368.128.277.254.998008761468.9150.53656.1992.25460122739.899139721261.43

33.26990.152671755790.688872066657.886728.673.952.25009956196448.635.690.337423312936.5766834767

2988.091603053489.326267978855.9427.870.845.041816009646.433.588.573619631933.4618807476

86.64122137487.282361847149.8825.86843.731.282.055214723930

81.145038167980.31794095384424.265.340.829.6

20.75637.524.8

30.9

JACINTO 1-A

CAPARROSO 192

CATEDRAL 1

CANTARELL 2011-D

CANTARELL 94-A

JOLOTE 41

MORA 1

GIRALDAS 32

SITIO GRANDE 83

CHIPILIN 3

CARDENAS 1

JUJO 42

TECO 117

PAREDON 11

FENIX 2

JUJO 3

CHAC 2

BELLOTA 33

CHUC 11

PRESION ADIMENSIONAL (Pd)

(% VOL LIQUIDO)

mendez

JACINTOCAPARROSOCATEDRAL 1C-2011DCANTARELL 94-AJOLOTE 41MORA 1GIRALDAS 32SITIO GRANDE 61CHIPILIN 3CARDENAS 1JUJO 42TECO 117PAREDON 11FENIX 2JUJO 3CHAC 2

PRESIONPRESIONPADVOL. LIQPRESIONPADVOL. LIQPRESIONPADVOL. LIQPRESIONPRESIONVOL. LIQ RELVOL. LIQ RELPRESIONPRESIONP ADVOL LIQUIDOP,PSIAPRESIONPADIMVOL LIQUIDOPRESINPRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPADIMVOL REL LIQ.PRESIONPRESIONPADIMVOL REL LIQ.BOBELLOTA 33CHUC 11

LB/PG2KG/CM2P/Pd%KG/CM2P/Pd%KG/CM2P/Pd%PSIGKG/CM2P/PdLB/PG2 MANKG/CM2P/Pd(%)presion (psia)KG/CM2P/Ps(%)(PSIA)KG/CM2(P/Ps)(%)PSIAKG/CM2P/Pd(%)LB/PG2KG/CM2P/Pd(%)KG/CM2P/Pd(%)KG/CM2P/Pd(%)KG/CM2P/Pd(%)KG/CM2KG/CM2P/Pd(%)LB/PG2KG/CM2P/Pd(%)LB/PG2KG/CM2P/Pd(%)KG/CM2P/Pd(%)LB/PG2KG/CM2P/Pd(%)M3/M3

1953137.31.001002145150.841.00100.004209.6296.031.001006605464.491.0004392308.861.001002711.000100.0003071.0000100261.411.00100.003668.762581.00100.005380378.341.00010060104231.0000.02621.0001001717120.751.00100.0001.304PRESIONPRESION% Vol. LiquidoPRESIONPRESION% Vol. Liquido

52923721.000003561.001002711.000.001750123.10.9098.85496183212000140.650.9399.093925.2276.030.9386.993658257.241.001006550460.620.990.54350305.910.9997.92470.91489.2072670.871279.2224.330.8692.462986.22100.8185.655360376.930.99662.659504180.9907.92000.76387.661550109.000.9099.0801.292KG/CM2KG/CM2KG/CM2KG/CM2

52253670.987335.4863000.8445.082250.8325.901550109.00.7997.70992366411800126.580.8497.883569.7251.030.8577.783406239.520.9395.96450453.590.981.44250298.870.9795.72170.80279.7692110.687867.4197.330.7587.602488.51750.6882.085335375.180.99257.858504110.97315.01500.57379.89140098.450.8298.3131.282343.21.00100.002351.0000100

49543480.936140.7182500.7043.981800.6626.18135094.90.6996.56488549621600112.520.7596.673214.2226.030.7673.813210225.740.8892.56300443.040.953.14000281.290.9191.51780.65973.3971550.504460.2168.140.6482.8521331500.5879.215290372.010.98355.857004010.94822.01000.38273.73120084.390.7097.2391.2683380.9863.512000.851195.43

41752940.788942.3582000.5641.731350.5024.61115080.90.5995.4198473282140098.450.6595.532858.7201.030.6869.883011211.740.8290.26100428.970.926.63900274.260.8990.21460.53867.224980.321054.6141.000.5478.9014221000.3972.705250369.200.97654.755003870.91527.4750.28671.12100070.320.5896.0891.2533000.8751.021500.638387.66

35592500.672541.8761500.4239.09900.3322.4195066.80.4994.2748091603120084.390.5694.402503.2176.030.5966.32811197.680.7789.55700400.840.8618.33400239.100.7784.81040.38362.007490.160550.4113.500.4375.36711500.1967.245150362.170.95753.252003660.86531.5500.19167.5180056.260.4794.9391.2382750.8049.631000.425581.23

28992040.547839.9891000.2835.97560.2120.6075052.70.3893.0534351145100070.320.4793.112147.7151.030.5163.322114148.660.5878.54800337.550.7326.32900203.940.6680.9690.25457.786004884.880.3272.1700644950348.100.92051.851003590.84932.4250.09564.0360042.190.3593.7121.2222500.7348.44750.319178.17

21501510.406337.437650.1833.85300.1119.0055038.70.2891.755725190880056.260.3791.981792.2126.030.4360.53140598.800.3871.83900274.260.5928.22400168.780.5577.2400.14854.99849.000.1968.914500316.460.83650.541002880.68236.000.00056.1940028.130.2392.2551.2032000.5845.48500.212874.99

15261070.288435.14800290016.3135024.60.1890.152671755760042.190.2890.691436.7101.030.3457.8870849.790.1968.13000210.970.4528.61900133.610.4373.9220.08252.25000643600253.160.66948.630002110.49935.621515.120.1390.3371.1781500.4442.51250.106470.91

1027720.194133.26918012.70.0988.091603053440028.130.1989.331152.381.030.2755.9400672100147.680.3227.8140098.450.3270.800.00045.0422800196.910.52046.420001410.33333.51278.930.0788.5741.1551000.2939.9000.000061.43

0291027.20.0586.64122137420014.060.0987.28512.436.030.1249.88120084.390.1825.890063.290.20682000140.650.37243.71200840.20031.200.000.0082.0551.07560.1636.58

00.00.0081.145038167900.000.0080.32004470049.230.1124.250035.160.1165.3130091.420.24240.8700490.11629.6320.0933.46

00.000.0020.700.000.005670049.230.13037.5000.00024.800.0030.00

00.000.00030.9

mendez

0000000000000000000

0000000000000000000

0000000000000000000

0000000000000000000

0000000000000000000

0000000000000000000

0000000000000000000

00000000000000000

00000000000000

000000000000

00000000000

0000000

0000

0

JACINTO 1-A

CAPARROSO 192

CATEDRAL 1

CANTARELL 2011-D

CANTARELL 94-A

JOLOTE 41

MORA 1

GIRALDAS 32

SITIO GRANDE 83

CHIPILIN 3

CARDENAS 1

JUJO 42

TECO 117

PAREDON 11

FENIX 2

JUJO 3

CHAC 2

BELLOTA 33

CHUC 11

PRESION ADIMENSIONAL (P/Psat)

(% VOL LIQUIDO)

chapman

CAPARROSO 192CHIPILIN 3CARDENAS 101AKAL 2jujo 42JUJO 3CHUC 11CHAC 2

PresinRelacin Gas Disuelto AceiteFactor del Volumen del AceitePdRp acumRp acumRpdBodPRESIONBORSPdGas acumRpRpdBodPRESIONRSBoPdRs acumRp acumRpdBodPRESIONRSBoPdGas acumRpRpdBodPRESSURERsBoPdGAS ACUMRpRpDBodPRESINRsBoPdGas acumRpRpdBodPRESINRsBoPDGAS ACUMRpRpdBodPRESINRsBoPdgas acumRpRpdBod

(Kg/cm2)(m3/m3)(m3/m3)adimm3/m3m3/m3adimadimKG/CM2M3/M3M3/M3ADIMm3/m3m3/m3adimadimLB/PG2p3/BLM3/M3ADIMp3/blp3/bladimadimLB/PG2 MANP3/BLP3/P3ADIMp3/blp3/bladimadim(psia)M3/M3M3/M3ADIMP3/BLP3/BLADIMADIM(Kg/cm)(m/m)(m/m)adimm3/m3m3/m3adimadim(Kg/cm)(m/m)(m/m)ADIMM3/M3M3/M3ADIM(Kg/cm)(m/m)(m/m)adim

356759.0614.2681.000000.0000.00002712.511358.8100.00000435428263.061100021454921.321100003717.313592.010610000262264.161.97410000235214.5461.776100001717120.74542897333691.3041000.0000

300232.8112.2510.843526.25526.250.6930.64072472.24292.60.913926856366.266.20.18450.1963768116430026462.9250.98759761141801800.06369426750.070247933920004651.3090.932400932427270.05487804880.04615384623234.310931.83120.87006698412662660.1957321560.1989795918200187.981.7310.763358778676.1876.180.28838582680.2809248555200180.5091.6950.851063829834.03734.0370.160.11824817521550109.00140646983431.2920.902737332626260.07046070460.0533

250191.9091.8770.70240.902567.1520.7470.75952172.003227.80.801994828264.81310.36510.368115942420024172.7590.96463022512294090.14472753010.155991735518004271.2930.839160839238650.13211382110.10769230772889.39311.73190.7772576871624280.3149374540.3091171251150130.321.5770.57251908457.66133.840.50666262870.4589595376150132.2321.5570.638297872348.27782.3140.380.3197080292140098.4528832633191.2820.815375655224500.1355013550.0978

200168.2121.7810.56223.697590.8490.7780.79001781.843182.70.659032138945.1176.10.49080.484057971410022342.6290.94166283881835920.20948336870.223140495916003921.2770.7459207459351000.20325203250.16923076922582.38051.65590.69467086331265540.40765268580.393411712510094.121.4560.381679389336.2170.040.64370078740.598843930610092.5081.4430.425531914939.724122.0380.570.4861313869120084.3881856542881.2680.698893418831810.21951219510.1600

150142.191.6690.42126.022616.8710.8130.82561461.688134.30.53786479548.4224.50.62570.5963768116390019622.4440.89572806612728640.30573248410.318698347114003571.2620.6526806527351350.27439024390.22692307692288.36991.59290.61558120141066600.48565121410.46328748897571.711.4040.28625954222.41192.450.72853573590.65895953767571.2321.3890.319148936221.276143.3140.670.5649635036100070.3234880452571.2530.5824111823311120.30352303520.2267

100111.311.5360.28130.88647.7510.8530.86791041.55796.30.382711488738262.50.73160.6913043478370017502.3050.849793293521210760.38075017690.390495867812003231.2470.5594405594341690.3434959350.28461538461989.36001.53570.5351464773997590.55849889620.52673025735049.631.3330.190839694722.08214.530.81212144160.74104046245051.2431.3320.212765957419.989163.3030.760.648175182580056.2587904362251.2380.4659289458321440.39024390240.2933

6585.1231.4450.18326.187673.9380.8880.8968691.45163.20.253786479533.1295.60.82390.768115942340015062.1470.780891134624413200.46709129510.47210743810002841.230.4662004662392080.42276422760.351698.35101.48460.4568638528908490.62472406180.5834072762523.541.2640.095419847326.09240.620.9108873410.82080924862527.2511.260.106382978723.992187.2950.870.753284671560042.1940928271921.2220.3494467094331770.47967479670.3644

3050.091.3470.08435.033708.9710.9340.9279401.38145.10.148134466218.1313.70.87430.8188405797310013112.0270.711988975719515150.53609341830.53409090918002491.2150.372960373352430.4939024390.40769230771386.34201.43290.3729319668909390.69094922740.6407497782001.109023.54264.1611001.091027.251214.5461.00140028.1293952181541.2030.2329644729382150.58265582660.4489

00.0001.1200.00050.09759.0611.0001.0000221.31227.50.081640192117.6331.30.92340.8688405797270011051.9020.620119430420617210.60898796890.59865702486002111.1980.2797202797382810.57113821140.47307692311085.33391.38580.29195921778110200.75055187640.692990239621515.11954992971111.1780.1252184042432580.69918699190.5600

01.1310027.5358.81.0000122008911.7730.505282498921419350.68471337580.66528925624001701.180.1864801865413220.65447154470.5423076923692.32311.32150.186237322810811280.83002207510.76430789711278.9310829817841.1550.0739662202272850.77235772360.6622

17007081.6670.390445567318321180.74946921440.72004132232001201.1530.0932400932503720.7560975610.6461538462001.10902311359110001.07908436911.0000

12005441.570.275608635716422820.80750176930.7701446281001.061012049211

7003911.4760.160771704215324350.86164189670.8186983471

2352291.3620.053973357816225970.91896673740.8775826446

001.1250229282611

chapman

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

000000

00000

0000

00

0

0

0

CAPA192

CHIPI 3

CARD 101

AKAL 2

JUJO 42

JUJO 3

CHUC 11

CHAC 2

Pd (adim)

Rpad (adim)

Hoja3

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

000000

00000

0000

00

0

0

0

CAPA 192

CHIPI 3

CARD 101

AKAL 2

JUJO 42

JUJO 3

CHUC 11

CHAC 2

Pd (adim)

Boad (adim)

Clasificacin de Yacimientos Propiedades

Mndez L.T.Chapman CronquistPropiedadAceite VoltilGas y CondensadoAceite VoltilGas y CondensadoRGA (m3/m3)200 1000500 10,000267 - 623 623Bo (m3/m3) 2.0 1.75o (gr/cm3/oAPI)0.75 0.85 / 49.9 35.00.75 0.80 / 57.1 45.0 0.8257 / 40Cont. C7+ (% Mol)12.5 - 253 -12.5 11.0 11.0

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS (Alfredo Len y col.)

Ejercicios 7,8, 9CLASIFICACION DE YACIMIENTOS (Alfredo Len y col.)

Propiedades del Aceite

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS LIQUIDOSComprensibilidad

La relacin presin-volumen con lquidos es tal que la compresibilidad es definida por la ecuacin 8, es casi constante. ..(8) Para C= constante, la relacin presin-volumen sera:

..(14) o

.(15)

(16)

Para una derivacin similar de la ecuacin 9 se encontr que:

(17)Como c es a menudo muy pequea para los lquidos, y (cuando x es pequea), la ecuacin 16 y 17 puede ser escrita como:

..(18)Observar: reordenando esta ecuacin, la comprensibilidad del liquido

(18a)

Y tambin

.(19)

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS LIQUIDOS

Expansion Termica de los Liquidos

La industria petrolera ha hecho uso de tabulaciones voluminosas (por medicin de tanques) mostrando correcciones de volumen (a 60 y 1 atm) para el Petrleo Crudo medidos a todas las temperaturas en los tanques. Brevemente los cambios de volumen por cada grado se encuentran en la siguiente tabla.


No. GrupoCoeficiente de Expansion Termico a 60FGravedad correspondiente, APIRango de gravedad del grupo, API00.000356hasta 14.910.000402215-34.920.000504435-50.930.000605851-63.940.000707264-78.950.000808679-88.960.000859189-93.970.000909794-99.9


Factor de volumen del aceite, (Bo): es la relacin del volumen del aceite con el gas disuelto, medido a condiciones de yacimiento, con respecto al volumen del aceite medido a condiciones estndar. Bo > 1.

Pozo SEN 1

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS LIQUIDOSPozo SEN 1

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS LIQUIDOSPozo SEN 1Factor de volumen total (Bt): es la relacin de un volumen a condiciones estndar junto con su volumen inicial de gas disuelto a cualquier presin y temperatura.

Propiedades del Gas

Ecuacin de Boyle para un gas ideal: (1)

Notamos que la funcin isotrmica PV = constante, es una hiprbola rectangular. Esta es la ley de Boyle. La siguiente figura ilustra esta funcin para el propano a 220

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASES

Para gases reales:

(2) donde:

p= presinV= volumenn= numero de moles ( 1 libra mol= M libras, donde M= peso molecular)R= constante del gasT= temperatura absolutaZ= factor para la desviacin de la ley del gas ideal (referido por algunos autores como factor de comprensibilidad). Este factor depende en la presin, temperatura y composicin del gas. No es constante.


Esta ecuacin se puede escribir en trminos de la densidad, , (masa por unidad de volumen), y el peso molecular del gas, M, haciendo la siguiente sustitucin para V:

Observar que masa, y densidad, ;

Por lo tanto

Sustituyendo en ecuaciones 1 y 2:

Para gases ideales .(3)

Para gases reales .(4)COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASES

Unidades en la Ley de Boyle-Gay Lussac (Sistema Ingles)p -----> (psia)V ----> (ft3)T ----> (R=F+460)n ----> en libras molR = 10.73 psi ft3/R libras mol De esto se deduce que 1 libra mol de un gas ideal a condiciones estndar (14.7 psia y 60F) ocupa un volumen:

Unidades en la Ley de Boyle (unidades c.g.s)p ----> atmV ----> cm3T ---->K= C+273n ----> gramos moles

De esto se deduce que el volumen de un gramo mol a condiciones estndar (1 atm=1.013*106 dina/cm2 y 0C) es igual a:


Factor de Expansin del Gas, E, reciproco al Bg.

Es definido como el volumen ocupado a condiciones estndar (14.7 psi y 60F) por la misma cantidad de gas que ocupa una unidad de volumen a condiciones de yacimiento. Reordenando la ecuacin 2:

donde u se refiere a las condiciones de yacimiento

y tambin

donde s.c. se refiere a condiciones estndar.

De ello se deduce que, despus de igualar las dos ecuaciones anteriores, reordenando y observando que Zs.c.=1.0

.(5)


Donde:

.(6) Este factor se puede utilizar para convertir volmenes de gas a C.Y. en volmenes a condiciones estndar. El smbolo estndar AIME no incluye este trmino, sino ms bien emplea la reciprocidad Bg como un factor de volumen de formacin para el gas:

; .(7)

Este es el volumen ocupado en una fase de gas a condiciones de yacimiento), por una unidad de volumen del gas a condiciones estndar. COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASES

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASESFactor de volumen del gas, (Bg): volumen de una masa de gas medido a presin y temperatura del yacimiento, dividido por el volumen de la misma masa de gas medido a condiciones estndar. Bg < 1.

Pozo SEN 1

Mtodo pseudo-crtico para evaluar el factor de desviacin del gas, Z

Se ha correlacionado a la presin y temperatura pseudo-reducidas, las cuales son relacionadas a la presin y temperatura pseudo-criticas:

Las correlaciones de los factores de desviacin para un gran nmero de gases naturales por G.G. Brown y otros, estn en la tabla siguiente.

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASESPresin Pseudo-reducidaTemperatura Pseudo-reducida

COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASESPozo SEN 1Factor de Desviacion del gas (Z): Relacin que existe entre el volumen de un gas real y el volumen de un gas ideal. Este factor de correccin se introduce en la ecuacin de estado de gas ideal para modelar el comportamiento de los gases reales, los cuales se pueden comportar como gases ideales para condiciones de baja presin y alta temperatura, tomando como referencia los valores del punto crtico. Es una cantidad adimensional que vara usualmente entre 0.7 y 1.2

Si los valores pseudo-crticos para un gas se conocen o se calculan desde los datos del anlisis fraccional Z, se pueden obtener desde esta tabla para la solucin de la ecuacin 2 y ecuacin 4. El procedimiento para determinar el factor Z para un gas de composicin conocido, bajo presin y temperatura dadas es el siguiente:

1.- Se determina la presin y temperatura pseudo-crticas de la mezcla mediante (Ver tabla 1 y tabla 2 ):Donde:

Y = Constantes crticas de los componentesPc = Presin crtica

Las constantes crticas para la fraccin de heptanos-plus puede ser asumida igual a los valores crticos del octano, u obtenidas desde la (figura 6a), si el peso molecular se conoce.


Tabla 2

ComponenteFraccion Molar (Y)PcPc*YTcTc*YH2S0.0210130627.4367314.13CO20.0250107326.8354813.70N20.034849217.122277.90C10.6800673457.64344233.92C20.1421708100.6155078.16C30.064461739.7366642.891-C40.00505442.727333.67C40.01345517.3876610.261-C50.00484822.318303.98C50.00344851.658472.88C60.00384341.659153.48C7+0.00233610.8310252.36total1.0000685.9417.33C1=Ch4C2=C2 H6, etc

2.- Se determina la presin y temperatura pseudo-reducidas

3.- Se lee un valor para Z desde la tabla (figura 6) que corresponde con la presin y temperatura pseudo-criticas adecuadas.

Si el anlisis de un gas no est disponible, se puede hallar una buena aproximacin de la presin y temperaturas pseudo-criticas desde correlaciones generalizadas entre los puntos crticos y la gravedad el gas (air = 1); si el gas contiene significantes cantidades de impurezas como CO2, H2S o nitrgeno, el factor Z calculado por el procedimiento anterior puede ser errneo.


Gravedad y Densidad del Gas

El peso molecular puede ser promediado y desde este valor lb/mol obtener g por la ecuacin 4 (lb/ft3); despus obtener la gravedad especifica relativa al agua (62.4 lb/ft3) o relativa al aire (0.064 lb/ft3). Gravedad especfica de un gas se define como la relacin de la densidad de una sustancia a la densidad de alguna sustancia estndar.

Comprensibilidad de los Gases

La comprensibilidad de un fluido es definida como el cambio relativo en volumen por unidad de cambio en la presin. Es expresada por la formula:

..(8)COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASES

Como volumen y densidad estn relacionados por v=m=masa total, podemos tambin escribir la comprensibilidad, c, como:

(9)

Ahora, escribiendo la ecuacin 2 de Boyle en trminos de volumen, V:

Y despus diferenciando con respecto a la presin, holding constante T (para condiciones isotrmicas)


ya que: (8)

..(10) (isotrmico)

Para procesos isotrmicos y gases ideales:T= constanteZ= 1 (10a)

Muchos problemas sobre el flujo de fluidos en las rocas del yacimiento involucran condiciones isotrmicas y pequeos gradientes de presin, de tal manera que, , es una buena aproximacin.


La expresin general para la comprensibilidad de los gases es:

.(11) Trube ha sustituido la presin en la ecuacin 10 por el producto de las presiones crticas y reducidas (p=pc*pr y dp=pc*dpr), para obtener:

(10b) Multiplicando por la presin critica, el producto cg*pc es obtenido, que Trube defini como la compresibilidad pseudo-reducidas, cr, o.

..(12) Utilizando estas definiciones y curvas del factor de desviacin generalizada del gas para gases naturales, figura 6, que son funciones de la P y T pseudo-reducidas, Trube derivo las curvas de la figura 7, que dan la compresibilidad de un gas como una funcin de la P y T pseudo-reducidas. La comprensibilidad actual se obtiene dividiendo la compresibilidad pseudo-reducida por la presin pseudo-crtica.


Viscosidad de los Gases

La viscosidad del gas es necesaria en la solucin de problemas de flujo de fluidos. Los estudios PVT no incluyen datos de la viscosidad del gas. Estos parmetros deben ser estimados de correlaciones empricas. La mas conveniente fue publicada por Bicher and Katz (figura 8), correlacionando viscosidad con gravedad para cuatro temperaturas y una amplia gama de presin. Estos estudios fueron hechos sobre mezclas de metano-propano. Son aplicables si el contenido de N2 es menos que 5%. La desviacin media de los datos y correlaciones es 5.8%Donde:o= viscosidad del gas a presin y temperatura estndarCOMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASES

Carr con otros colaboradores han presentado correlaciones mas completas que las de Katz. Estas correlaciones se refieren a la relacin de viscosidad /l con la presin pseudo-reducida, donde es la viscosidad de la mezcla a condiciones actuales y l es la viscosidad a presin atmosfrica y temperatura actual. La figura 10c ofrece un valor para l si M es conocida para la mezcla (o podemos obtener l para componentes individuales en la (figura 9), y luego el promedio de stas).


COMPORTAMIENTO VOLUMETRICO DE LOS GASESPozo SEN 1Relacin de Solubilidad (Rs): son los pies cbicos de gas disuelto en el aceite a ciertas condiciones de presin y temperatura, por cada barril de aceite en el tanque, medidos ambos volmenes a condiciones estndar.

cap_2_pvt

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