Viscosidad Viscosidad
Peso molecular aparente
Volumen en condiciones normales
Factor volumétrico del gas en la formación
Factor de comprensibilidad
Densidad del gas
Gravedad específica del
Volumen específico
) Está definida como la relación entre la densidad del gas ( ) y aire ( ).
=
Para un gas ideal:
=
. . = = . .
Donde: . Presión estándar en lpca , Temperatura estándar en R , Peso molecular aparente del gas , Peso molecular aparente del aire (28.96) °
También la gravedad específica se usa para correlacionar otras propiedades físicas de los gases como las propiedades críticas. En algunas ocasiones cuando existe la presión y temperatura en el separador, es necesario corregir la gravedad específica del gas para tener unos datos de PVT óptimos.
La correlación de Vázquez y Begg = (1 2.21510− . .
114.7
La correlación de Katz = 0.25 0.02 3571.510 − .
La correlación de Hernandez y Pichon = 0.4657 0.01438
PROPIEDADES CRÍTICAS
CONJUNTOS DE CONDICIONES FÍSICAS (T, V, P Densidad) PROPIEDADES DEL LIQUIDO Y GAS SON IDENTICOS
NO HAY DIFERENCIA SI ES GAS O LÍQUIDO
DETERMINA LAS PROPIEDADES DE OTRAS SUSTANCIAS
La presión crítica, Pcr, y la temperatura crítica, Tcr, son medidas en el laboratorio y usualmente son desconocidas
por
lo
que
se
requiere
su
determinación por medio de correlaciones, como la de Brown et al, para determinar las propiedades críticas en función de la gravedad específica del gas.
Para un gas en superficie = 677 15 37.5 = 168 325 12.5
Cálculo de la gravedad específica = ( )/2
Para condensados = 706 51.7 11.1 = 187 330 71.5
= ( 175.5)/307.97 = ( 700.55)/47.94
669.2
389.1
Las
propiedades
variaciones
por
críticas presencia
están de
sujetas
a
contaminantes
(Dióxido carbónico, CO2 y Sulfuro de Hidrógeno, H2S). Se utilizan las siguientes correlaciones para efectuar éstas correcciones:
Correlación de Wichert y Aziz
´ = ´
=
´ .
+ −
23.74
P´pc= 630.45
Correlación de Car-Kobayasaki-Burrows
Obtención de las propiedades críticas y gravedad específica del gas Generalmente, las propiedades críticas y la gravedad específica del gas se desconocen, pero, casi siempre se da la composición de la mezcla de gases, es decir, se lista cada uno de los componentes del gas con su respectivo porcentaje o fracción volumétrica de la cantidad existente en la mezcla. A continuación se da un ejemplo de un reporte típico de una mezcla de gases.
Para evaluar las propiedades críticas de la mezcla de gases se toma la presión crítica, la temperatura crítica tabulados a continuación, cada una de las cuales se multiplica por su fracción volumétrica y la sumatoria constituye la presión crítica, Pcr, y la temperatura crítica, Tcr, respectivamente.
Para evaluar la gravedad específica de la mezcla gaseosa se lee de la tabla anterior los pesos moleculares de cada compuesto presente en la mezcla, cada uno de ellos se multiplica por la fracción volumétrica, Yi, y su sumatoria se divide entre 28,966.
NO TIENEN UNA COMPOSICIÓN O PM FIJO
COMPUESTOS PESADOS (C7 +)
P.C. SE DETERMINAN POR UNA CORRELACIÓN GRAFICA F(P.M. ; G.E.)
-La
correlación
continuación
gráfica
permite
mostrada obtener
a
estos
parámetros a partir de su peso molecular y su gravedad específica.
GRAVEDAD ESPECÍFICA
Determinación
de
las
propiedades
críticas
de
los
Heptanos y compuestos más pesados Normalmente, suele reportarse en la composición del gas natural, la presencia de Heptanos y demás (Heptanos y más pesados o en inglés: Heptanos plus), C7+, acompañado de su peso molecular y de su gravedad específica, para con éstos determinar sus propiedades críticas utilizando la figura dada en la página siguiente. Por tanto, es necesario:
Correlación de Sutton and Whitson
Factor de compresibilidad
•
=
•
•
=
•
Gas Ideal es la presión P
es el volumen n es la cantidad de sustancia de un gas (en moles ) R es la constante de los gases (8.314 J·K mol-1 ) T es la temperatura absoluta V
−1
•
Gas Real (Factor de compresibilidad) •
=
•
Donde Z es función de:
= T =
•
•
•
•
es la presión reducida Tr es la temperatura reducida Pc es la presión critica Tc es la temperatura critica P es la presión del estado a analizar V es el volumen del estado a analizar Pr
¿El Oxigeno es un gas real o ideal? •
•
•
El oxigeno en ciertas condiciones se comportara siguiendo la ecuación de gases ideales cuando es un GAS IDEAL Si en las condiciones en la que se encuentra no sigue la ecuación de gases ideales es un GAS REAL El factor de compresibilidad modificalas desviaciones del comportamiento del gas cuando no sigue la ecuacion del gas ideal
- temperatura reducida Tr
0.55
- presión reducida Pr
Ejercicios: Se tiene 2 moles de nitrógeno en un recipiente a una presión manométrica de 600 PSI y a una temperatura de 200 K. Calcular el volumen de nitrógeno en (m3)
Mediante el uso de la ecu. del gas IDEAL = 600
0,1011325
14,5 = 4,128
= = 4,128 0,1011325 = 4,229 10
= 8,314
3
= 3 2 8,314 200 = 4,229 10
= 0,0007864 m3
Utilizando el factor de compresibilidad •
=
=
, ,
= 1,25
T = = , = 1,6
•
•
= 0,92
= •
=
,
,
x
= 0,0007234 3
0,92
Factor de compresibilidad del gas •
•
En la realidad no existen gases ideales o perfectos; sin embargo, muchos gases cerca de la temperatura y presión atmosféricas se aproximan a la idealidad. El gas ideal 2
→ 2 ó
2ó → 2
=
•
En muchos gases en particular los gases naturales de interés para los Ingenieros de Petróleos, se ha observado que:
volumen del gas
se comprime a la mitad
del doble de la presión inicial
el gas es más compresible que el gas ideal
la presión resulta ser menor
Debido a que el volumen de un gas
se reduce a menos de su mitad
si se dobla la presión
se dice que
el gas es supercompresible.
O factor de compresibilidad
Esta propiedad de los gases es utilizada para modificar la ley de los gases ideales y ajustarse al comportamiento de un gas real.
•
El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razón del volumen molar de un gas (V real ) con relación al volumen molar de un ga ideal (V ideal ), a la misma temperatura y presión.
= •
V real V ideal
También se le conoce como factor de desviación del gas, éste valor adimensional generalmente varía entre 0,7 y 1,2.
•
•
•
Z = 1, comportamiento de Gas Ideal. (altas temperaturas y bajas presiones). Z > 1, gases como el Hidrógeno y Neón, difícilmente compresibles (altas temperaturas y presiones). Z < 1, gases como el O2, Argón y CH4, fácilmente compresibles (bajas temperaturas y altas presiones).
Figura 1. Dependencia de Z respecto a P para algunos Gases Reales a 300 K.
Figura 2. Z vs. P para Hidrógeno a diferentes temperaturas
Obteniendo Z matemáticamente •
•
Matemáticamente, Z es obtenido mediante complejas Correlaciónes empíricas, que arrojan resultados con suficiente exactitud. Entre las Correlaciónes más usadas se destaca la de Standing.
CON EL AJUSTE PRESENTADO POR BEGGS
CORRELACIÓN DE DRANCHUK ET AL
Correlación de Beggs y Brill.
Correlación de Yarborough y Hall.
Método de Burnett
Método de Hakinson-Thomas-Phillips
PROBLEMAS
PROBLEMA 1 •
Calcular el factor de compresibilidad de un gas natural a partir de su composición a una presión de 1520 lb/pg 2 abs. y una temperatura de 300°F
Solución: •
•
El porcentaje molar y el porcentaje en volumen son los mismos a condiciones estándar. Además el porcentaje molar permanece constante a cualquier condición de presión y temperatura. Sin embargo, si el porcentaje en volumen está dado a condiciones diferentes a la estándar serán iguales debido a las desviaciones en los factores de compresibilidad, los cuales son diferentes para cada componente de la mezcla del gas.
El paso siguiente es el determinación de la presión y temperatura pseudo reducidas. (pPr y pTr) Donde:
Haciendo referencia a la Fig. 1 con los valores de pPr y pTr se determina el factor de compresibilidad del gas. Z = 0.926
AJUSTE PRESENTADO POR BEGGS
Z = 0.926 Tpr=1.867
Ppr=2.229
PROBLEMA 2 •
Determinar la presión en el domo de una válvula de Bombeo Neumático (B.N.) cargada con gas natural de densidad relativa 0.65 (aire= 1.0) a 800 lb/pg 2 man., si la temperatura se incrementa de 80°F a 180°F. Suponer que los volumenes en las posiciones de apertura y cierre de la válvula son iguales.
SOLUCIÓN: Gas Ideal 1) Convertir la presión y temperatura a unidades absolutas.
2) Empleando la ecuación general de los gases ideales =
Gas Real La solución de este problema se realiza mediante un procedimiento de ensayo y error, utilizando la ecuación general de los gases reales:
•
=
•
=
= =
540 .
814.7 .
= 1.32698
= 1.19
Z1 = 0.87
= 1.32698
= 1.19
•
=
•
=
= =
640 .
965.6 .
= 1.5727
= 1.56
AJUSTE PRESENTADO POR BEGGS
Z=0.92 = 1.5727
= 1.56
