PRACTICA # 1 DETERMINACION DE LA GRAVEDAD API Y LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE EL PETROLEO CRUDO Y DERIVADOS DEL PETROLEO CRUDO (METODO DEL TERMOHIDROMETRO) ASTM D 287-82
ERIKA PATRICIA PATRICIA CORDOBA CORDOB A LEY 20111 2 01111002 1002 !UAN PABLO PABLO TOVAR TOVAR 201211010" 201211010 " EDGAR LEONEL PERDOMO 20121107771
INGENIERA HAYDE MORALES
MONITOR $ILLIAN STIVEN %UI&ONES
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA SURCOLOMBIANA FACULTAD FACULTAD DE INGENIERIA INGE NIERIA INGENIERIA DE PETROLEOS NEIVA 201'-2
OB!ETIVOS
GENERALES Obtener de los crudos y derivados, por medio del hidrómetro; la gravedad °API Hallar la gravedad especifica de una muestra de crudo, utilizando el picnómetro
ESPECIFICOS !ectificar por medio de tablas la gravedad °API Asimilar la corrección de la gravedad especifica especifica por medio de fórmulas
MARCO TERICO "urante el proceso de producción de un campo petrolero y antes de comercializar su crudo, es necesario realizar una serie de pruebas #ue permitan determinar su valor comercial y los tratamientos necesarios #ue se le deben dar en superficie de acuerdo a sus propiedades caracter$sticas %stas pruebas son realizadas en el laboratorio con muestras representativas de los crudos #ue se desean comercializar %ntre las m&s comunes, se destacan la determinación de la gravedad API, el contenido de agua y sedimentos '()*+ y la salinidad del crudo a "%-%!.I/A0I1/ "% A 2!A3%"A" API 4 A 2!A3%"A" %)P%056I0A "% P%-!1 -!1% %O) 0!7"O) 4 "%!I3A"O) "% P%-!1%O '.8-O"O "% -%!.OHI"!O.%-!O+, esta pr&ctica cubre la determinación de la densidad, densidad relativa 'gravedad espec$fica+ y gravedad API del petróleo, sus productos y otros #ue no son del petróleo pero #ue normalmente son mane9ados como l$#uidos y tienen presión de vapor !e$d 7na e:acta determinación de la densidad, densidad relativa 'gravedad espec$fica+ y gravedad API del petróleo crudo y sus productos, es necesaria para la conversión de volmenes medidos a volmenes y<=> se refiere a #ue las densidades, tanto del l$#uido como del agua, fueron tomadas a => ?6 y a la misma presión a gravedad espec$fica @>><=>
significa #ue la densidad del l$#uido fue medida a @>> ?6 y la del agua a => ?6 ba9o las mismas condiciones de presión a prueba de laboratorio m&s utilizada para la medición de esta esta prop propie ieda dad d es la " BC BC DE, DE, cono conoci cida da como como la prue prueba ba del del hidr hidróm ómet etro ro %s considerada por su simplicidad y rapidez como la prueba est&ndar para la determinación de gravedad API de crudos y derivados del petróleo normalmente l$#uidos con presión de vapor de = psi o menos as gravedades son determinadas a => °6 '@F,B= °0+ o convertidas a valores e#uivalentes a=> °6 %stas no son aplicables a no hidrocarburos o hidrocarburos puros como los arom&ticos a gravedad API, de sus siglas en inglGs American Petroleum Institute, es una medida de densidad #ue describe cu&n pesado o liviano es el petróleo compar&ndolo con el agua )i los grados API son mayores a @>, es m&s liviano #ue el agua, y por lo tanto flotar$a en Gsta Gsta a graved gravedad ad API API es tambiG tambiGn n usada usada para para compar comparar ar densid densidade adess de fracci fraccione oness e:tra$das del petróleo Por e9emplo, si una fracción de petróleo flota en otra, significa #ue es m&s liviana, y por lo tanto su gravedad API es mayor .atem&ticamente la gravedad API no tiene unidades 'ver la fórmula aba9o+ ) in embargo siempre al nmero se le coloca la denominación grado API API @J@,F< '2% =><=>°6+K D @L@,F
PROCEDIMIENTO a forma en #ue se realizó la e:perimentación fue similar a la mostrada por la norma A)-. " BCMB e:ceptuando algunos puntos #ue son son mostrados a continuaciónN •
•
a temperatura no se registró directamente de l termómetro del termoMhidrómetro, sino #ue para eso se utilizó un termómetro e:terno )e usó un termómetro distinto al termómetro A)-. A)-.
TABLA DE DATOS 0alculando la gravedad °API por el mGtodo del termoMhidrometro a una - BB°6
API C*+, G./. A3454
TERMOHIDRMETRO J,B =,= L@
0alculando la gravedad especifica con el grav$metro a - BB°6
GRAVEDAD ESPECIFICA (G4) C*+, G./. A3454
HIDROMETRO >,BB@ MMMM >,B==
0alculando el volumen de la muestra por medio del picnómetro a -BB°6
VOLUMEN C*+, G./. A3454 A6+. P345* 9.3:
PICNOMETRO C@,FC =C,LJ CJ,FJ B>,@ L>,>
MUESTRA DE CALCULOS
D4/,., ,4 .6+. ρ Agua
=
m v
( 80.12
−
=
30,02 ) g
50 ml
=
1.002
g ml
D4/,., ,4 3*+, m ( 71,57 −30,02 ) g g ρcrudo = = = 0,831 v ml 50 ml
D4/,., ,4 .3454 ρ aceite
=
m v
=
( 74,54
−
30,02 ) g
50 ml
=
0,8904
g ml
D4/,., ,4 . 6./.
ρgasolina
=
m v
=
( 67,34
−
30,02 ) g
50 ml
=
0,7464
g ml
CALCULO GRAVEDAD ESPEC;FICA
¿=
ρfluido ρh 20
G*.94,., 4/<43:=3. <.*. 4 3*+,
¿=
0,831 1,002
=0,829
G*.94,., 4/<43:=3. <.*. 4 .3454
¿=
0,8904 1,002
=0,889
G*.94,., 4/<43:=3. <.*. . 6./.
¿=
0,7464 1,002
=0,745
CORRIGIENDO LAS GRAVEDADES ESPECIFICAS A T> ?0F CON LOS DATOS OBTENIDOS EN EL PICNOMETRO )e aplica la ecuación de (earce Peffer despreciando el β ya #ue su valor no influye demasiado para cambios ba9os de temperatura α ( t −T ) β ( t −T )
2
γ t = γ T −
1.8
+
( 1.8 )2
GT
>=L
α @C * 10 -5
EC
β/ C 2 * 10 -7
MJ
>,CB >,BF >,EF P.*. 4 3*+, . T> 88F
CF =B ==
GT
> @ L
G5
α @C * 10 -5
>,BJ> >,CB >,BF
CF =B 5
−
γ t 0.78 =
γ t 0.85 =
−
68 × 10
5
−
( 88
−
60 )
1.8
=
>,BE >C=B >,BLE
−
75 × 10
( 88
−
60 )
1.8
=
0.768
0.839
Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,BJ> a una -=>°6
P.*. 4 .3454 . T> 88F GT
G5
α @C * 10 -5
>,E>> >,BF >,EF
γ t 0.85 =
γ t 0.95 =
−
66 × 10
5
−
( 88
1.8
−
60 )
=
>,BBE >BLE >,EJ>
=B ==
−
68 × 10
5
−
( 88
1.8
−
60 )
=
0.842
0.940
Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,E>> a una -=>°6
P.*. . 6./. . T> 88F
GT
G5
α @C * 10 -5
>,CFC >,=L >,CB
EC CF 5
−
γ t 0.63 =
5
−
γ t 0.78 =
−
75 × 10
( 88
−
60 )
1.8
=
>,CJF >=@F >,C=B
−
97 × 10
( 88
−
60 )
1.8
=
0.615
0.768
Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,CFC a una -=>°6
CALCULANDO API POR METODO DEL PICNOMETRO
° API T =
141.5
¿
−131.5
P.*. 4 3*+, ° API crudo,T crudo,T =
141.5 0,840
−131.5= 36,95
P.*. 4 .3454 ° API aceite ,T =
141.5 0,900
−131.5=25,72
P.*. . 6./. ° APIgasolina T =
141.5 0,757
−131.5=55,42
CORRIGIENDO LAS GRAVEDADES ESPECIFICAS A T> ?0F CON LOS DATOS OBTENIDOS EN EL GRAVIMETRO
)e aplica la ecuación de (earce Peffer despreciando el β ya #ue su valor no influye demasiado para cambios ba9os de temperatura α ( t −T ) β ( t −T )
2
γ t = γ T −
1.8
+
( 1.8 )2
GT
>=L >,CB >,BF >,EF
α @C * 10 -5
β/ C 2 * 10 -7
EC CF =B ==
MJ > @ L
P.*. 4 3*+, . T> 88F GT
α @C *
G5
10 -5
>,BE> >,BF >,EF
=B == −5
γ t = 0.85− −5
γ t = 0.95−
66 × 10
( 88− 60 )
1.8
>,BB@ >BJ >,EJ>
68 × 10
( 88−60 )
1.8
=0.842
=0.940
Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,BE> a una -=>°6 <.*. 4 .3454 . T > 88F
GT
α @C *
G5
10 -5
>,BCC >,BF >,EF
=B ==
>,B== >,BLE >,EJ>
5
−
γ t 0.85 =
−
68 × 10
−
60 )
1.8
−5
γ t = 0.95−
( 88
66 × 10
( 88− 60 )
1.8
=
0.839
=0.940
Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,BCC a una -=>°6
CALCULANDO GRAVEDAD API POR METODO DEL HIDROMETRO (FORMULA)
° API T =
141.5
¿
−131.5
P.*. 4 3*+,
° API crudo, crudo, T =
141.5 0,890
−131.5= 27.49
P.*. 4 .3454 ° API aceite ,T
=
141.5 0.877
131.5
−
29,85
=
CORRIGIENDO LA GRAVEDAD API POR TABLAS ' ASTM P.*. 4 3*+, T > 88F
APIT J,B J JL
APIT J>,F LE,B J>,C
Interpolando los valores de la tabla a una temperatura de =>°6 se obtiene el valor de J>,F •
P.*. . 6./. . T > 88F APIT =,= = =L
APIT FE,LJ FB,B FE,C
Interpolando los valores de la tabla a una temperatura de =>°6 se obtiene el valor de FE,LJ
•
P.*. 4 .3454 . T > 88F
APIT L@
APIT E,@
CALCULANDO GRAVEDAD ESPECIFICA A ?0F CON LA API CORREGIDA DE LA TABLA ' ASTM P.*. 4 3*+, ° API crudo, crudo, T = 40,52 γ crudo,T crudo,T = •
141.5 40,52 + 131.5
=0.823
P.*. . 6./. ° API gasolina,T =59,34 γ gasolina, gasolina, T =
141.5 59,34 + 131.5
=0.741
•
P.*. 4 .3454
° API acite, acite, T = 29,1 γ aceite, aceite, T =
141.5 29,1 + 131.5
=0.881
11 P*345.4 P*345.4 ,4 4*** 4*** Para Para saca sacarr un porc porcen enta ta9e 9e de error error,, util utiliz izam amos os como como valo valorr real real el valo valor r obtenido del mGtodo directo, es decir, el mGtodo del termo hidrómetro pues este nos da directamente los grados API de la muestra %error =
•
|valor teorico−valor real| ∗100 valor real real
P.*. 4 3*+, %error crudo
%error crudo
termo− hidrometro
hidrometro
%error crudo
=
Picnometro
|42,8 −40,5| ∗100 = 0,05
=
42,8
|42,8−27,49| ∗100 =0.35 42,8
=
|42,8 −36,95| ∗100 =0.14 42,8
P.*. 4 .3454
%error aceite
termo − hidrometro
%error aceite
hidrometro
=
=
|31− 29,1| ∗100 =0,06 31
|31−29,85| ∗100 =0.03 31
%error aceite
=
Picnometro Picnometro
|31 −25,72| ∗100 =0.17 31
P.*. . 6./. %error gasoina
termo− hidrometro
%error gasolina
Picnometro Picnometro
=
|62.6− 59,34| ∗100 =0,05 62,6
|62,6−55,42| ∗100 = 0.11
=
62,6
TABLA DE RESULTADOS
M+4/5*. 0rudo Aceite lubricante 2asolina
H,*45* C**433 B4.*34 P4==4* APIT G4T C,JE >BE> E,BF MMMMMMM
M+4/5*. 0rudo Aceite 2asolina
>BCC MMMMMM
T4*-,*45* C**433 T.. ' ASTM APIT G4T J>,F >BL E,@ FE,LJ
>BB@ >CJ@
P345* G4T APIT >,BJ> L=,EF >,E>> F,C >,CFC FF,J
ANALISIS DE RESULTADOS %l procedimiento de esta prueba no se realizó a total cabalidad debido a #ue el hidrómetro en la muestra de la gasolina, no se encontró una escala moderara para #ue se sumergiera y sostuviera completamente el hidrómetro, en la determinación del peso del picnómetro como observamos se encuentra una margen de error debido a #ue no estaba completamente el e#uipo, es decir, decir, le faltaba faltaba la tapa #ue lo acom acompa paa a en la supe superf rfic icie ie del del orif orific icio io,, para para dete determ rmin inar ar su volu volume men n a temperatura de esta muestra se tomó con un termómetro A)-., independiente del termo hidrómetro, pero su temperatura con respecto a esta variaba muy poco
Observamos #ue se cumplen los concentos de las gravedades especificas con respec respecto to a la temper temperatu atura, ra, es decir decir,, a mayor mayor temper temperatu atura, ra, menor menor graved gravedad ad espe espec$ c$fifica ca,, como como se obse observ rva a en los los c&lc c&lcul ulos os obte obteni nido doss en las las grav graved edad ades es especificas a corregir %sta pr&ctica fue realizada con el 0!7"O PA7-O, el cual es considerado un crudo crudo liviano liviano debido debido a su conteni contenido do de °API °API J,B J,B el cual present presenta a rangos mayores a = °API %l mGtodo #ue se utiliza y se recomienda en la industria segn la A)-. es el mGtodo del termo hidrómetro el cual es el mGtodo directo #ue posee menor margen margen de error como se observa observa en los resultados resultados obtenidos obtenidos,, estos mGtodos mGtodos var$an en cada uno de ellos, observemos #ue el menor margen de error se presentó en el mGtodo del grav$metro, a pesar de #ue de9o de ser utilizado en la indu indust stri ria a hace hace much mucho o tiem tiempo po para para algu alguno noss crud crudos os,, debi debido do a las las dife diferen rente tess caracter$s caracter$sticas ticas #ue presentaron presentaron estos estos mismo %l mGtodo del picnómetr picnómetro o es en este caso uno de los #ue presenta un margen de error pe#ueo, pero como se di9o anteriormente estos datos obtenidos no son de gran confianza, debido a #ue el e#uipo no estaba completo 4a #ue los resultados del hidrómetro son un mGtodo directo y preciso )e observa una variación de los c&lculos obtenidos en las muestras a una misma temperatura, pues recordemos #ue los mGtodos directos son los #ue se realizan con el termo hidrómetro y el hidrómetro en la industria del petróleo, mientras #ue el mGtodo del picnómetro es un mGtodo indirecto y es de ba9a confiabilidad
CONCLUSIONES •
•
)e logró logró determ determina inarr la graved gravedad ad espec$ espec$fic fica a de muestr muestras as de crudo, crudo, aceite aceite y gasolina con la utilización del picnómetro como herramienta indirecta, as$ como del termo hidrómetro e hidrómetro e:cepto para la gasolina, debido a #ue no se encontró la escala adecuada )e logró logró corr correg egir ir medi median ante te tabl tablas as de grav graved edad ad API API el valo valorr e:ac e:acto to de este este par&metro a una temperatura determinada en comparación con la est&ndar '=> ?6+
•
)e logró corregir la gravedad espec$fica de una muestra mediante el uso de fórmulas
RESPUESTA AL CUESTIONARIO @ Q0u&l es es la repetibil repetibilidad idad y la reproducibili reproducibilidad dad en esta esta determina determinaciónR ciónR a *4<45,., debe cumplir #ue al realizar la prueba por la misma persona, con los mismos e#uipos y con la misma muestra a condiciones constantes de temperatura, el result resultado ado obtenido obtenido no puede puede variar variar en ± > °API en una de cada > pruebas a *4<*,+3,., debe cumplir #ue al efectuar la prueba por dos personas diferentes el resultado obtenido no puede variar en ± >F °API en una de cada > pruebas QSuG se entiende entiende por graveda gravedad d especific especifica a =><=> =><=> y @>><=>R @>><=>R %n el primer caso indica #ue la lectura se tomó a =>°6 y por tanto no es necesario realizar la corrección, mientras #ue en el segundo caso indica #ue la gravedad fue obtenida a @>>°6 y se debe realizar la corrección mediante las tablas de la A)-. '-abla '-abla F+ L QSuG efectos efectos tienen las las burbu9as burbu9as de aire aire #ue se mezclan mezclan con el li#uido li#uido al al llenar la probeta para determinar la gravedad APIR Al tener burbu9as en el crudo se tendr& un aumento del volumen de la muestra y por tanto en el term termoh ohid idró róme metr tro o se leer& leer& una una grav graved edad ad mayo mayorr a la #ue #ue se debe deber$ r$a a obte obtene ner r realmente J Q0ómo var$a var$a la gravedad gravedad especifi especifica ca con la temperat temperatura ura y el peso peso molecularR molecularR a graved gravedad ad espec$ espec$fic fica a es invers inversame amente nte propor proporcio cional nal a la temper temperatu atura, ra, es decir decir,, al aumentar la temperatura disminuye la gravedad espec$fica y viceversa %n cuanto a la variación con respecto al peso molecular es directamente directamente proporcional, ya #ue a medida #ue aumenta el nmero de &tomos de carbono en la molGcula aumenta la gravedad espec$fica F Q%: Q%:pli# pli#ue ue cóm cómo se calc calcul ula a la grav graved edad ad API seca eca de un crudo rudo a par partir tir del del γ
m
conocimiento de la gravedad espec$fica de una mezcla de agua y crudo
y sus
X i
fracciones volumGtricas individuales
R
.ediante el concepto de gravedad espec$fica para mezclas, se despe9a la gravedad especi especific fica a del crudo crudo seco, seco, sabien sabiendo do #ue la graveda gravedad d especi especific fica a del agua agua no varia varia consid considera erable blemen mente te con la temper temperatu atura ra )i la temper temperatu atura ra difier difiere e de la temper temperatu atura ra est&ndar se realiza la corrección de (earce Peffer y luego se aplica la ecuación para hallar gravedad API a =>°6 y de ser necesario hallarla a una temperatura diferente se hace la corrección mediante las tablas A)-.
= )i tenemos tenemos un crudo crudo A de gravedad gravedad especific especifica a de >C=J a una tempera temperatura tura de CF °6, °6, un crudo ( de gravedad especifica de >BF@ a una - EL°6 y un crudo 0 de gravedad especifica de >EJL a una - E>°6 "eterminarN "eterminarN a a gravedad gravedad especif especifica ica de la mezcla mezcla y la gravedad gravedad API de la mezcla mezcla a condicion condiciones es est&ndar b 0uanto 0uanto crudo crudo de A y ( se necesi necesita ta para obtene obtenerr F>>>>> F>>>>> barriles barriles de un crudo crudo de gravedad especifica de >BJ a partir de @>>> barriles de un crudo 0
Gravedad espe especí cífi fica ca
Crudo
γ t )
A ( 0
( Tempera tura (º f)
>C=J >BF@ >EJL
Gravedad especí ecífica
γ T )
(
APIT
CF EL E>
Para el crudo A se hace la corrección de la gravedad especifica mediante la la ecuación de (eafer Peaffer α ( t −T ) β ( t −T )
2
γ t = γ T −
1.8
+
( 1.8 )2
7tilizando tambiGn los coeficientes de e:pansión para la gravedad especifica #ue se encuentran en la tabla #ue se observa en la muestra de c&lculo
Para el crudo A se tieneN γ A , 75° F =0.764
)e toman toman los valore valoress de
γ T = 0.63
y
γ T = 0.78 respectivamente respectivamente para calcular calcular un
γ t para ambos y luego realizar la interpolación lineal
γ t 0.63 =
−
97 × 10
5
−
( 75
1.8
−
60 )
=
0.622
5
−
γ t 0.78 =
−
75 × 10
( 75
−
60 )
1.8
=
0.774
uego de interpolar entre los valore se obtiene #ueN γ A , T = 0.770 ° API A ,T =
141.5 0.770
−131.5=52.27
Para el crudo ( obtenemosN γ , 93° F =0.851
)e toma toma los los valo valore ress de
γ T = 0.85
y
γ T = 0.95 respectivament respectivamente e para calcular un
γ t para ambos y luego realizar la interpolación lineal 5
−
γ t 0.85 =
−
γ t 0.95 =
−
68 × 10
( 93
−
60 )
1.8
66 × 10
5
−
( 93
−
60 )
1.8
=
0.838
=
0.938
uego de interpolar entre los valore se obtiene #ueN γ , T = 0.863 ° API ,T =
141.5 0.863
−131.5=32.46
Para el crudo 0 obtenemosN γ ! , 90 ° F = 0.943
)e toma toma los los valo valore ress de
γ T = 0.85
y
γ T = 0.95 respectivament respectivamente e para calcular un
γ t para ambos y luego realizar la interpolación lineal
γ t 0.85 =
−
68 × 10
5
−
=
−
−
60 )
1.8 5
−
γ t 0.95
( 90
66 × 10
( 90
−
60 )
1.8
=
0.839
=
0.939
uego de interpolar entre los valore se obtiene #ueN γ ! ,T =0.961 ° API ! , T =
141.5 0.961
−131.5= 15,74
!%)P7%)-A
Crudo
Gravedad espe especí cífi fica ca
A
>C=J
CF
0.770
52.27
(
>BF@
EL
0.863
32.46
0
>EJL
E>
γ t )
Gravedad especí ecífica
( Tempera tura (º f)
( API T
γ T )
0.961
15,74
(+ cuanto crudo de A y ( se necesita para obtener F>> >>> barriles de un crudo con gravedad especifica de >BJ a partir de @>>> barriles de crudo 0 "eterminamos la fracción volumGtrica del crudo 0
12000 500000
= 0,024= " !
)eguidamente determinamos las fracciones volumGtricas de los otros crudos 0omo no sabemos el volumen de los otros crudos hacemos una ecuación donde de9emos indicada una fracción en función de la otra " A + " =1−0,024 =0,976
" A =0,976 − "
Aplicamos la ecuaciónN n
∑ ( " ∗# ) =
#Tme$ =
i
Ti
i 1
#Tme$ =( " " A∗#Ta ) + ( " ∗#T ) + ( " " ! ∗#Tc ) #Tme$ =(( " A −0.976 )∗0.8872 )+ ( " ∗0.7952 ) + ( 0.9261 ∗0.024 )
"espe9amos a ecuación y concluimos calculando las fracciones restantesN restantesN " =0.5228 " A =0,976 − " " A =0,976 −0.5228 " A =0.4532
4a calculadas las fracciones volumGtricas, se calcula el volumen necesario ampra obtener un crudo con las caracter$sticas solicitadas & A =0.4532∗500000 l & A =226600 l & =0.5228∗500000 l & A =261400 l
BIBLIOGRAF;A
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PA!!A PI/U1/ !icardo 0omportamiento de la gravedad API y el volumen del petróleo petróleo y sus derivados derivados %ditorial 7niversidad 7niversidad )urcolombian )urcolombiana, a, /oviembre /oviembre del >>B Primera edición /eivaMHuila P&gs J@MJ;=@
