Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Escuela de Ingeniería de Petróleo y Ciencias Aplicadas Laboratorio de aci!iento "#$%&%'(') Maturín* Estado&Monagas
Propiedades de las +oluciones +alinas
Pro,esora-
.ac/illeres-
Cristina Ca0i1ares
.landin 2eiber C3I (#34453$'' 6on17le1 8reddy C3I (#34%93'(( :a!os ;oselis C3I (#3(#'3<#( :o!ero .etania C3I (=3'(=35%#
Maturín* octubre de (#'= RESUMEN
El alcance de estudio en esta pr7ctica est7 deli!itado a la deter!inación de propiedades de solución salina tales co!o densidad* gravedad especí,ica y resistividad> y anali1ar el co!porta!iento de estas propiedades ba?o los e,ectos de variación de te!peratura y cantidad de concentración de sal en la !uestra en los distintos !@todos reali1ados en laboratorio* co!parando los resultados de cada uno de ellos por ensayo para corroborar cual de los !@todos reali1ados en la pr7ctica es !7s e,ectivo con la ,inalidad de conocer a partir de una solución salina preparada a condiciones de super,icie* el co!porta!iento de cada una de las propiedades del agua de ,or!ación3 Para el ensayo de densidad y gravedad especí,ica se reali1ó el !@todo de la balan1a /idrost7tica donde se obtuvo el valor de la gravedad especi,ica con las !asas en estudio para luego !ultiplicarla con la densidad del agua para obtener la densidad de la solución salina> y el !@todo del picnó!etro donde ta!bi@n se calculo la densidad !ediante una ecuación donde to!a en cuenta la !asa del picnó!etro lleno y vacio con su capacidad de volu!en3 Para el segundo ensayo se deter!inó la resistividad por !edio de una ecuación en la cual to!a en cuenta la concentración de sal para el !@todo del re,ractó!etro y de titulación3 Una ve1 ,inali1ada la pr7ctica de laboratorio se observó ue la densidad dis!inuye al incre!entar la te!peratura debido un e,ecto de eBpansión t@r!ica en las !ol@culas de la !asa salina buscando la salida por el tubo capilar del picnó!etro y la resistividad tiende a dis!inuir al incre!entarle la concentración de sal co!o se obtuvo en el !@todo de la titulación en la cual se obtuvo una concentración !ayor a la del !@todo del re,ractó!etro3 El estudio de esta pr7ctica nos ayuda a evaluar el co!porta!iento de propiedades en las soluciones salinas* en co!paración con el agua de ,or!ación* al alterar algunos par7!etro co!o la concentración de sal y te!peratura a condiciones nor!ales ya ue nos brinda !uc/a in,or!ación de un yaci!iento y ade!7s de conocer !uy bien sus propiedades al tratar esta agua para evitar la conta!inación debido a ue es !uy toBica por su alto contenido de sal y ta!bi@n reinyectarla una ve1 tratada para la recuperación de crudo3
.ac/iller- 8reddy 6on17le1 C3I- (#34%93'((
An7lisis de los :esultados Densidad obtenida por el método de la balanza hidrostática Tabla 1
Concentración de sal (%)
Densidad a temperatura ambiente (g/ml) 1.0034 1.0118 1.015
1% 3% 5%
Observando la tabla anterior "')* se nota ue a !ayor concentración de sal* !ayor es el valor de la densidad* esto se debe a ue al au!entar la concentración de sal de la solución* @sta tiene una !ayor cantidad de soluto por lo tanto au!enta la !asa y el volu!en per!anece constante* por ende ocurre un au!ento de la densidad ya ue esta es proporcional a la !asa> este es el co!porta!iento esperado3
Densidad obtenida por el método del picnómetro Tabla 2
Concentració n de sal (%)
Densidad !"#8 $C
Densidad !8.5 $C
Densidad 31.5$C
Densidad 34.5$C
Densidad 3.5 $C
Densidad 40#5$C
1 3 5
1.010 1.033 1.033
1.018 1.0334 1.031
1.0188 1.03!8 1.030
1.01"5 1.03!0 1.035"
1.0151 1.0301 1.0351
1.013" 1.0!0 1.0314
En la tabla anterior "()* observando los valores de las densidades a di,erentes concentraciones de sal se puede notar ue a !ayor concentración de sal* !ayor es la densidad de la solución* esto se debe a ue al au!entar la concentración de sal se au!enta la !asa de la solución pero el volu!en sigue siendo igual* al subir la te!peratura nota!os ue el valor de la densidad va dis!inuyendo* esto se debe a ue a trav@s del capilar del picnó!etro ocurre una p@rdida de !asa a volu!en constante3 Las pri!eras te!peraturas to!adas en la pri!era colu!na de densidad ,ue de (939 C en las concentraciones al 'D y 9D a eBcepción de la concentración de sal al %D ocurrió un error al practicar el procedi!iento para este ensayo debido a ue se de?o ue au!entara la te!peratura de!asiado r7pido a la solución debido a ue se utili1o al !7Bi!o el ba0o* au!entando de !anera !uy r7pida la te!peratura y por e,ectos del tie!po en el laboratorio* pesa!os la !uestra a esa te!peratura3 Pero en las de!7s colu!nas de densidad se traba?ó con los valores correctos de te!peratura3
Comparación de la densidad obtenida a temperat!ra "mbiente# por el método de la balanza hidrostática $ por el Método del picnómetro Tabla %
Concentración de sal (%)
1 3 5
Densidad a temperatura ambiente (g/ml) &alan'a idrosttica
*icnómetro
1.0034 1.0118 1.015
1.010 1.033 1.033
Observando la tabla anterior "%)* pode!os ver ue en casi todos los casos se obtiene el co!porta!iento esperado por lo eBplicado anterior!ente* pero a pesar de ser las !is!as soluciones los valores de sus respectivas densidades por cada uno de los !@todos es di,erente* esto se debe a ue en uno de los dos se /acen !7s cantidad de c7lculos* de acuerdo a las condiciones del laboratorio el !@todo del picnó!etro es !7s con,iable porue estaba en buenas condiciones y no presento ningún inconveniente a la /ora de /allar las densidades* por otra parte el !@todo de la balan1a es un !@todo en el ue /ay ue /acer !enos c7lculos sin e!bargo la balan1a con la ue conta!os en el laboratorio es poco con,iable ya ue no es una balan1a ue este en un buen estado ,ísico* sin e!bargo seria un !@todo !7s e,ica1 si en el laboratorio se contara con una balan1a /idrost7tica ue estuviese en eBcelentes condiciones3
Resisti&idad obtenida por el método de tit!lación Tabla '
+uestra & C
Concentración de sal (ppm) !31#185 51!3#"8 0!#1"00
,esisti-idad (om.m) !.3""
1.1687 0.8724
Los datos obtenidos !ediante este !@todo nos !uestra co!o el incre!ento de la concentración de sal in,luye en la resistividad de las soluciones salinas* ase!e?7ndose así al co!porta!iento esperado de esta propiedad3 Este incre!ento de concentración de sal ocasiona una dis!inución en la resistividad de las soluciones salinas3 Esto se debe a ue a !ayor concentración de sal* !ayor ser7 la cantidad de iones salinos presentes en la solución* estos iones salinos ,avorecen la conductividad> por ende al tener !7s iones salinos la solución ser7 !7s conductiva* y al ser !7s conductiva ser7 !enos resistiva* porue la resistividad es el inverso a la conductividad3 En las concentraciones de las !uestras A y C* no se obtuvo los resultados esperados producto de un !al c7lculo en las ,or!ulas
,esisti-idad obtenida por el mtodo del reractómetro
ndices de reracción de muestras obtenidos del reractómetro Tabla (
Concentración de sal (ppm) 0 !000 Concentración de muestra 4000 Concentración de muestra & "000 Concentración de la muestra C 8000 10000
ndice de reracción 1#3330 1.3334 1.3334 1.333 1.3338 1#3340 1#3343 1#3345 1#334"
Los valores de la tabla3 "9) nos !uestra el co!porta!iento del índice de re,racción de las soluciones salinas* en ,unción del incre!ento de la concentración de sal3 pode!os ver co!o este co!porta!iento se ase!e?a al esperado* cuando co!para!os valores y nota!os una proporcionalidad del índice de re,racción y la concentración de sal3 El valor de índice de re,racción de la !uestra C no arro?o el resultado esperado entre las concentraciones de sal al "5###&'####)* debido al !ane?o inadecuado del re,ractó!etro3 Resisti&idad de m!estras incó)nitas Tabla *
+uestra & C
Concentración de sal (ppm) 3000.3000 5.001 4."85"
,esisti-idad (om.m) 1.1 1.00" 0."441
El co!porta!iento esperado de la resistividad con respecto a la concentración de sal es* ue a !ayor concentración de sal !enor ser7 la resistividad de la solución* porue !ientras !7s iones de sal est@n presentes en la solución* !enos resistencia tendr7 dic/a solución en conducir la electricidad3 Entonces de acuerdo a esto pode!os in,erir ue los valores calculados concuerdan con el co!porta!iento esperado3 Comparación de la concentración de sal $ la resisti&idad +btenida por el método del re,ractómetro $ por el método de la tit!lación Tabla -
Muestra
" & C
Concentración de sal Resistividad (ohm.m) (ppm) Reractóm etro #000.#000 '$$$.7001 $747.68'6
!itulació Reractóm !itulació n etro n !31#185 1.$17$ 2%#667 51!3#"8 1%00$6 1%1687 0!#1"00 0%6441 0%8724
En la tabla < pode!os ver valores de concentración de sal y resistividad de cada !uestra* obtenidos !ediante !@todos di,erentes3 Pero es i!portante resaltar la relación ue tiene el c7lculo de concentración de sal con el c7lculo de resistividad* porue a pesar de ue las concentraciones ,ueron calculadas !ediante !@todos distintos* la resistividad de cada !uestra se calculó !ediante una !is!a ecuación para a!bos !@todos* "re,ractó!etro y titulación)3 Entonces pode!os decir* ue la variación de concentración de sal de cada !uestra* va a in,luir directa!ente en los valores de resistividad de cada !uestra* producto de los electrolitos ue se encuentran disueltos en la solución salina* ue la /acen !7s conductiva y !enos resistiva3 Partiendo de lo antes eBplicado pode!os esperar un co!porta!iento en cada !uestra3 onde* sí en un !@todo se obtuvo !7s concentración de sal* ese !@todo va a tener un !enor valor de resistividad con respecto* al otro !@todo3 El !@todo de la titulación en co!paración al !@todo del re,ractó!etro arro?o valores de concentración de sal !enores* por lo tanto la resistividad en este !@todo es !uc/o !ayor3
Conclusiones La densidad de una solución salina au!enta en proporción a su concentración3 La densidad de una solución salina dis!inuye a !edida ue la te!peratura de esta au!enta3
El !@todo !7s con,iable para deter!inar la densidad de una solución salina es por el !@todo del picnó!etro3
Las !uestras A* .* C ,ueron !enos resistivas a !ayor concentración de sal3 A !ayor concentración de sal !enor es la resistividad3
APENICE+ .R"/0C+S
1 .rá,ico representati&o de la &ariación de la densidad
ariación de la ensidad 1.04
1.04 concentracion de sal al 1%
R² = 0.96 Exponential (concentracion de sal al 1%) R² = 0.94
1.03
1.03
concentracion1.02 de sal al 3% ensidad (+r,ml)
Loarit!"ic (concentracion de sal al 3%) R² = 0.93
1.02
1.01 concentracion de sal al #% 1.01
$olno"ial (concentracion de sal al #%)
1 24
26
28
30
32
34
!emperatura (*c)
36
38
40
42
2 .rá,ico representati&o de la &ariación de la resisti&idad
ariación de la resistividad 3 2.#
R² = 0.9&
2 Resistividad (ohm-m)
resisti'idad en nci*n de la concentraci*n de sal $olno"ial (resisti'idad en nci*n de la concentraci*n de sal)
1.# 1 0.# 0 0
10000 20000
Concentración de sal (ppm)
% .rá,ico representati&o de la &ariación del ndice de re,racción c!r&a de calibración#
ariación del ndice de reracción 1.34 1.33 1.33 1.33 n / ndice de reracción 1.33 1.33
(x) = 1.33 exp( 0 x ) +ndice de reracci*n en R² = 0.98 nci*n de la concentraci*n de sal Linear (+ndice de reracci*n en nci*n de la concentraci*n de sal) Exponential (+ndice de reracci*n en nci*n de la concentraci*n de sal)
1.33 10000 0 20000 concentración de sal (ppm)
•
MUESTR"S DE C"3CU3+S
Densidad obtenida por el método de la balanza hidrostática m!estra al %4# Datos5
!'F'##3#'gr> ! (F553''gr> ! %F553(4gr> GF(<C> Ec!aciones5
m1− m2 6E F
m1− m3
>
−6
H/(o F &93(9 x 10
−5
( x 10 G J '39
G J '>
Hsol F 6E
H/(o Calc!los5 100.01 gr − 88.11 gr
6E F
100.01 gr −88.29 gr
F '3#'9%>
"(<) J ' F #344$$grK!l
sol F '3#'9% #344$$grK!l F '3#''5grK!l
−6
H/(o F &93(9 x 10
−5
"(<)( J '39 x 10
Resisti&idad obtenida por el método de tit!lación m!estra 6# Datos5
,oncentraci*n = #123.9698 pp" sal - = 24.&/, = &6.46/ = 2.6"l -
'i =
1.##"l -
= 1.0# - (or"alidad) = 0.083# Ec!ación5
Titulación =
N ( Ag NO 3)∗v i ( Ag NO3 ) Vol . muestra (sol . salina)
Ln | R| = ln
¿
[
∗58442.77
| | T
65
−3
1.107157 x 10
∗ln
|
ppm sal 1000
|−
0.960538
][ −
|
0.925925∗ln
ppm sal 1000
|]+
1.824549
Cálc!los5
Titulación =
0.0835 N ∗1.05 ml
Ln | R| = ln
¿
[
1 ml
∗58442.77 =5123.9698 pp! sal
| | 76.46 65
−3
1.107157 x 10
∗ln
|
5123.9698 1000
|
][
−0.960538 − 0.925925∗ln
|
5123.9698 1000
Ln(R) = 0.1##9 R=
0.1559
e
= 1.168& o!" ¿ "
Resisti&idad obtenida por el método del re,ractómetro m!estra 6# Datos5
n = 1.3338 - = 24.&/, = &6.46/
Ec!aciones5
|]+
1.824549
−7
1 x 10 ∗( ppm sal ) - pp" sal = n = 1.333 ¿ e
| |
ln
nD
1.333 −7
1 x 10
| | T
Ln | R| = ln
¿
[
65
−3
1.107157 x 10
∗ln
|
ppm sal 1000
|−
0.960538
][ −
|
0.925925∗ln
ppm sal 1000
|]+
1.824549
Calc!los5
| | = #999.&001 pp"
ln
pp" sal =
nD
1.333 −7
1 x 10
| |[ 76.46
Ln | R| = ln
[
65
|
0.925925∗ln
∗ 1.107157 x 10− ∗ln
5999.7001 1000
3
|]+
|
5999.7001 1000
|−
0.960538
]
−¿
1.824 549
Ln(R) = 9.909909421x103 9.909909421 x 10− 3 R= e = 1.0099 o!" ¿ "
Densidad obtenida por el método del picnómetro m!estra al %4# Datos5
= 26/, 49.3#4"l
"pic 'acio =
3&.0&23r -
"pic lleno = 88.09&&r - picn*"etro =
Ec!ación5
5sol =
m pic lleno −m pic vacio v picnómetro
calc!lo5
5sol =
88.0977 gr −37.0723 gr 49.354 ml
= 1.0339r"l 7 = 26.8/,
