VISCOSIDAD DEL PETROLEO La viscosidad del petróleo, µo, es una característica muy importante que controla el fluido de petróleo a través del medio poroso y de las tuberías. Generalmente se define como la resistencia interna que ofrece el petróleo para moverse. Esta propiedad depende fuertemente de la temperatura del yacimiento, la presión, la gravedad del petróleo, y la gravedad y solución del gas. Puede determinarse en el laboratorio a determinada presión y temperatura y generalmente se reporta en los análisis pVT. Si no se dispone de datos de laboratorio, puede calcularse usando algunas correlaciones, a los cuales varían en complejidad y aproximación según el tipo de dato disponible. La figura 3.15, muestra las características típicas de la viscosidad del petróleo crudo. Obsérvese que las viscosidades del petróleo muerto (petróleo libre de gas en condiciones atmosféricas) son mucho más altas que las condiciones del yacimiento. Presiones más altas al punto de burbujeo representan el aumento del gas disuelto en el petróleo crudo, lo que causa una reducción de la viscosidad , pues el gas en solución tiene el efecto de reducir al fluido, y causa, además , la expansión del petróleo reducido su densidad. Por lo tanto, a mayor cantidad de gas en solución en el petróleo, mayor será la reducción de la viscosidad, alcanzándose la viscosidad mínima al puno de burbujeo. Por encima de esta presión, ya no hay disponibilidad de gas libre para entrar en solución y, por lo tanto, la viscosidad aumenta y las moléculas de líquido están forzadas a permanecer juntas. De acuerdo con la presión, la viscosidad del crudo se clasifica en tres categorías:
Viscosidad del petróleo muerto µođ: y viscosidad a la presión atmosférica (sin gas disuelto) y a la temperatura DEL YACIMIENTO. Viscosidad del petróleo saturado µob: viscosidad viscosidad a la presión de burbujeo y a la temperatura del yacimiento.
Viscosidad del petróleo no saturado, µ o: viscosidad a una presión por encima del punto de burbujeo y a la temperatura del yacimiento. La estimación de la viscosidad del petróleo a presiones iguales o por debajo eñ punto de burbujeo se realiza en dos pasos: 1. Se calcula la viscosidad del petróleo sin gas disuelto (petróleo muerto) µođ, a la temperatura del yacimient o. 2. Se ajusta la viscosidad del petróleo sin gas disuelto (petróleo muerto), para tomar en cuenta el efecto de la solubilidad del gas a la presión de interés.
A presiones mayores que la del punto de burbujeo del petróleo, es necesario un tercer paso: ajustar la viscosidad al punto de burbujeo para tomar en cuenta la compresión y el grado de saturación del crudo en el yacimiento.
Métodos para calcular la viscosidad de petróleo muerto A continuación se describe brevemente algunos métodos para estimar la viscosidad del petróleo.
Correlación de Beal
Desarrollo una correlación grafica para determinar la viscosidad de petróleos sin gas en solución de acuerdo con la temperatura y la gravedad API del crudo. Para ello midió la viscosidad de 753 petróleos muertos a temperatura igual o por encima de 100oF. Posteriormente Standing expreso esta correlación gráficamente mediante la ecuación:
Con α=10(0,43+8,33/API), donde µ od es la viscosidad del petróleo muerto en cp medida a 14,1 lpca y temperatura del yacimiento; y T, la temperatura en oR.
Correlación de Beggs y Robinson
Desarrollaron una correlación empírica para determinar la viscosidad de petróleo muerto, para lo cual analizaran más de 460 medidas de viscosidad en petróleo sin gas en solución. Su expresión matemática es como sigue:
Dónde:
El error promedio de esta correlación fue de -0,64% con una desviación estándar de 13, 53% cuando se probó contra los datos utilizados para su desarrollo.
Correlacion de Glaso
Presento una relación matemática para calcular la viscosidad de petróleo muerto, la cual obtuvo utilizando las medidas experimentales efectuadas en 26 muestras de crudo. Su forma es la siguente:
Donde el coeficiente α viene dado por:
Esta expresión puede usarse dentro del ranfo de 50-300 oF para la temperatura del sistema y 20-48 o API para la gravedad del crudo. Sutton y Farshad concluyeron que, entre estas correlaciones, la de Glaso es la que muestra la mejor aproximación.
Métodos para calcular la viscosida de petróleos saturados a continuación se presentan dos correlaciones más itilizadas:
Correlación de Chew y Connally
Desarrollaron una correlación gráfica para ajustar µ od de acuerdo conla solubilidad del gas a la presión de ssturación, la cual se obtuvo utilizando 457 muestras de crudo. Posteriormente, Standing la expresó matemáticamente como sigue:
Donde µ od es la viscosidad del petróleo muerto en cp a 14,7 lpca y temperatura del yacimiento; y µ od, la viscosidad del petróleo en cp a la presión de burbujeo. Los datos experimentales usados por Chew y Connally están enmarcados dentro de los siguientes rangos:
Presión en lpca: 132-5645 Temperatura en oF: 72-292 Solubilidad del gas en PCN/BN: 51-3544 Viscosidad del petróleo muerto en cp: 0,377-50
Correlación de Beggs y Robinson
A partir del análisis de 2073 medidas de viscosidad en petróleo saturado, Beggs y Robinson propusieron la siguiente correlación para estimar la viscosidad del petróleo saturado:
Su aproximacion es de -1,83% con una desviacion estandar de 27, 25 %. Los rangos de los datos utilizados son:
Presión en lpca: 132-5265 Temperatura en oF: 70-295 Gravedad API: 16:58 Solubilidad del gas en PCN/BN: 20-2070
Métodos para calcular la viscosidad de petróleos no saturados la viscosidad del petróleo por encima del punto de burbujeo se estima, primero, calculando la viscosidad al punto de burbujeo y, luego, ajutándo para presiones mayores.
Correlación de Vásquez y Beggs
Analizaron 3593 datos y propusieron la siguiente correlación para estimar dicha viscosidad:
Donde m=2,6p 1,187 (10α), con α=-3,9 (10-5)p-5. El error promedio al utilizar esta correlación es de -7,54%. Los rangos de datos utilizados son: Presión, lpca: 141-9151 o Temperatura, F: 72-292 Solubilidad del gas, PCN/BN: 9,3-2199 Viscosidad del petróleo, cp: 0,117-148 Gravedad del gas: 0,511-1,351
Gravedad API: 15,3-59,5
EJEMPLO: Además de los datos experimentales pVT, se disponen de los siguientes datos de viscosidad: Datos de viscosidad:
Usando las correlaciones presentadas estime la viscosidad del petróleo para los diferentes tipos de petróleo.
SOLUCIÓN:
Viscosidad de petróleo muerto
Viscosidad de petróleo saturados
Viscosidad de petróleo no saturados
