TERMODINÁMICA APLICADA A LA INGENIERÍA PETROLERA

INSTITUTO SUPERIOR DE CIENCIAS Y TECNOLOGIAS APLICADAS, HABANA CUBA

TERMODINÁMICA APLICADA A LA INGENIERÍA PETROLERA Dra. María Dolores Andrade Gregori Jueves 13, Octubre 2011

FUNDAMENTOS Y PROPÓSITOS DE LA TERMODINÁMICA PARA INGENIEROS

MÉTODO DE LA TERMODINÁMICA

OBJETIVOS DE ESTUDIO: •

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Comportamiento de los fluidos reales puros y algunas de las correspondientes fuentes de datos. Métodos de estimación de propiedades físicas. Modelos matemáticos que relacionan las propiedades de las sustancias puras. Aplicación de los diagramas de fase en la interpretación de yacimientos de petróleo.

CAMBIO DE ESTADO DE AGREGACION

VARIABLES DE ESTADO (Propiedades físicas para fluidos puros) Diagrama de fases P-V-T

DIAGRAMA DE FASE P-V-T

DIAGRAMA DE FASES P-T

DIAGRAMA DE FASE P-V (Punto Crítico)

DIAGRAMA DE FASE P-T (Fluido supercrítico)

DIAGRAMA Presión-Entalpíacomposición o calidad de la mezcla

PUNTO CRÍTICO

(-273= ° C)

Características de los fluidos supercríticos

ECUACI N DE ESTADO DEL GAS IDEAL

Hipótesis de Van Der Waals para gases reales

ECUACIONES VIRIALES

EVALUACI N DEL SEGUNDO COEFICIENTE VIRIAL

Ecuaciones de estado

APLICACIÓN DE LA TERMODINÁMICA

(Nombre del trabajo)

B a s e O p e r a t i v a SE RA P Re f o r m a   TIPOS DE YACIMIENTOS DE ACUERDO AL DIAGRAMA Evaluació  n   En eDE r o FASES: -A b r i l 2 0 0 7   Por posicionamiento en diagrama de fases P-T y trayectoria de la presión del yacimiento.

Aceite Negro

Gas seco

Gas Húmedo

Aceite Volátil

Gas y Condensado

Diagrama de fases P-T para HC

TIPOS DE YACIMIENTOS •

 YACIMIENTOS DE GAS SECO: La mezcla de hidrocarburos permanece en fase gaseosa tanto en el subsuelo como en la superficie (a cualquier presión a una temperatura mayor que la temperatura cricondentérmica de la mezcla) Transformación A-A1

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 YACIMIENTOS DE GAS HÚMEDO: Producen líquido en superficie al pasar la mezcla por el separador generando relaciones gas –líquido. Transformación A-A2

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 YACIMIENTOS DE GAS CONDENSADO o DE PUNTO DE ROCÍO:

Presentan condensación retrograda en el yacimiento a presiones por debajo de la presión de rocío y temperaturas entre la crítica y la cricondentérmica de la mezcla. Transformación B-B1-B2

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 YACIMIENTO DE ACEITE VOLÁTIL: Cuando el aceite negro se encuentra muy cercano al punto crítico.

(Nombre del trabajo)

B a s e O p e r a t i v a SE RA P Re f o r m a  

DEb rACEITE E v a  YACIMIENTO luació  n   En e r o -A i l 2 0 0 7  NEGRO: Formados por una variedad de especies químicas que incluyen   )  s moléculas largas, pesadas y no   b  a   2  g  p volátiles. Cabe mencionar, que   /   b   l   ( el término de aceite negro no  n   ó   i  s implica que dicho aceite sea  e  r   P necesariamente negro. Este tipo de fluido del yacimiento se le conoce como aceite crudo

P resióndel yacim iento

A C E IT E N E G R O

 u j a  b  r  u  b  e  s d  o  t  u n  p  e  d   a  e  í n  L S E P A R A D O R

T em peratura(°F )

P U N T O C R ÍT IC O

L íneadepuntos derocío

(Nombre del trabajo)

B a s e O p e r a t i v a SE RA P Re f o r m a  

DE ACEITE : E v YACIMIENTO aluació  n   En e r o -A b r i l 2 0 0 7VOLÁTIL   Contienen, pocas moléculas pesadas y mayor cantidad de moléculas intermedias (definida como etano, propano, butanos, pentanos y hexanos) comparados con aceites negros. Los aceites volátiles también se conocen como aceites crudos cercanos al punto crítico.

Presióndel yacim iento

PUNTO CR ÍTICO

ACEITE VOLA TIL      )    s      b    a      2    g    p      /      b      l      (     n      ó      i     s     e     r      P

% de líquido

  a    j     u    b   r    u    b   e   d   o  s    t    u  n   p   e   d   e  a   n    í     L

SEPARADOR

Temperatura(°F)

Líneadepuntos derocío

(Nombre del trabajo)

B a s e O p e r a t i v a SE RA P Re f o r m a  

 YACIMIENTO DE GAS Y CONDENSADO : Evaluació  n   En e r o -A b r i l 2 0 0 7   Condiciones de yacimiento el fluido se encuentra en estado gaseoso y presenta un comportamiento retrógrada

(Nombre del trabajo)

B a s e O p e r a t i v a SE RA P Re f o r m a  

DEb GAS E v a YACIMIENTO luació  n   En e r o -A r i l 2 0HUMEDO: 07 

Con este tipo de fluidos, al líquido que se obtiene a condiciones superficiales se denomina condensado y al gas del yacimiento, algunas veces, se le conoce como gas y condensado.

Presión del yacimiento

GAS H Ú M EDO       s       o         t       n        u       o       p             í       c       e       o          d       r       a       e       e       n          d          í           L

          )        s           b       a           2

      g        p           /           b           l           (

La palabra húmedo en gases húmedos no significa que el gas es húmedo con agua, esto se refiere al líquido hidrocarburo que se condensa a condiciones de superficie.

1

       n           ó           i        s        e        r           P

PUNTO CRÍTICO

   s     t   o     n     u    a      j       p      u      b     d   e     r     u    a      b     n   e    e      í      L     d

% de líquido

2 SEPARADOR

Temperatura (°F)

(Nombre del trabajo)

B a s e O p e r a t i v a SE RA P Re f o r m a  

DE E v YACIMIENTO aluació  n   En e r o -A GAS b r i l 2SECO: 007  Indica que el gas no contiene suficientes moléculas de hidrocarburos pesados para forma hidrocarburos líquidos a las condiciones de presión y temperatura de superficie. Sin embargo comúnmente se condensa algo de agua en la superficie.

BIBLIOGRAFÍA •

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Gonzálo Rojas. “Ingeniería de Yacimientos de Gas Condensado” 2da edición 2008. Colombia Kirillin V.A. “Termodinámica Técnica”. 2000 Editorial MIR Moran Shapiro. “Termodinámica Técnica” Tomo 1. 2002 Eduardo Partida. “Físico-química de salmueras e hidrocarburos en cuencas petroleras” Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana Perry Robert “Manual del Ingeniero Químico” Sexta Edición tomo 1, 2001