Yacimientos Yacimientos I Unidad # 3: Propiedades del Gas Natural y el Petróleo
Duran Durante te el proces proceso o de explo explotac tació ión n de los yacim yacimien ientos tos es de vital vital import importan ancia cia el conocimiento de las propiedades físicas de los hidrocarburos que saturan el medio poroso como lo son el gas natural y el petróleo, ya que éstas son usadas en el campo tanto para la ciencia teórica, como en la aplicada y especialmente en la resolución de problemas de ingeniería, tanto a nivel de yacimiento como a nivel de producción.
Petróleo Crudo El petr petról óleo eo es una una mezc mezcla la comp comple lea a que que cons consis iste te pred predom omin inan ante teme ment nte e de hidrocarburos, y contiene azufre, nitrógeno, y oxígeno como constituyentes menores. !as propieda propiedades des físicas físicas y químicas químicas del petróleo petróleo varían consider considerable ablemente mente y son dependientes dependientes de la concentración de hidrocarburos presentes en los mismos.
!a mayoría de las propiedades del petróleo son usualmente determinadas de experimentos de laboratorio "#n$lisis %&'(. !as propiedades físicas del petróleo de interés primordiales en los estudios de yacimientos son)
también llamada llamada como relación relación gas*petróle gas*petróleo o en 1.- Sol Solui uilid lidad ad del Gas !"s !"s: : también solución, se define como los pies c+bicos normales de gas natural "%-( en solución ó disueltos en un barril normal "-( de petróleo a determinadas condiciones de presión y temperatura.
Rs=
Volum olumende ende Gas Gas ensoluc ensolucii ó n a P yT , PCN / BN Barr Barrilde ilde Petr Petr ó leo leo a 14,7 y 60 º F
/na curva típica de solubilidad solubilidad del gas en el petróleo se muestra en la Figura 1, 1, la solubilidad del gas a presiones mayores a la presión de burbueo es constante e igual al 0si. uando la presión se reduce por debao de la presión de burbueo, se comienza a formar gas en el yacimiento y menos gas permanece en el líquido, por lo cual tiende a disminuir linealmente como se observa en la gr$fica.
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$.- Gra% Gra%edad edad espec&'ica espec&'ica del Petróleo ! γ
o
: se define como la razón de la
densidad del petróleo a la densidad de una sustancia est$ndar, ambas a las mismas condiciones condiciones de presión y temperatura.
γo =
ρo ρw
Dónde) 1 2ravedad específica del petróleo
ɤo
3o 1 Densidad del petróleo 34 1 Densidad del agua "sustancia est$ndar(
!a industria petrolera usa la llamada 2ravedad #%5, la cual est$ relacionada a la gravedad específica por medio de la siguiente ecuación)
API =
141.5
γo
−131.5
defini nido do como como el volu volume men n de 3.- (acto (actorr )o )olum*tr lum*trico ico del Petr Petróleo óleo !+o() es defi petróleo de yacimiento para producir un barril de petróleo en el tanque. !as unidades son barriles de petróleo a condiciones de yacimiento por barril de petróleo en el tanque, 67-.
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Bo =
Barri Barriles les decr de crudo udo satur saturado adoconas conas a P y T del yacim yacimien iento to !n "arri "arrill de crudoa crudoa condic condicion iones es norma normales les
El comportamiento del favor volumétrico del petróleo va a depender del estado de saturación del petróleo, es decir, si la presión se encuentra por encima o por debao de la presión de burbueo. # presiones mayores a la presión de burbueo "6acimiento subsatura subsaturado( do( el factor factor volumétri volumétrico co del petróleo incrementa incrementa levemente levemente debido a la expansión del líquido en el yacimiento como consecuencia de la reducción de presión. # presiones presiones menores o igual al punto de burbueo burbueo "yacimiento saturado( saturado( el volumen de petróleo disminuye y el factor volumétrico del petróleo decrece. " Ver Figura 2 (
,.- )iscosidad del petróleo !o: es una propiedad física importante que controla e influye en el fluo de petróleo a través del medio poroso y de tuberías. !a viscosidad es una medida de la resistencia interna de las moléculas del petróleo a fluir debido a la fricción entre ellas. %or encima del punto de burbueo, con la disminución de presión se produce un aumento de las distancias moleculares ocasionando una disminución casi lineal de la viscosidad, "Ver "Ver Figura 3(. 3(. uando la presión del yacimiento disminuye por debao de la presió presión n de burbu burbue eo, o, la compos composici ición ón del líquid líquido o cambi cambia. a. El gas disuelto disuelto en el petróleo comienza a liberarse, por lo tanto el petróleo en el yacimiento va quedando con menos gas en solución, lo que causa grandes incrementos en la viscosidad del petróleo.
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Gas Natural Es un fluido fluido formado formado por los los miembr miembros os m$s vol$ti vol$tiles les de la serie serie paraf parafíni ínica ca de hidrocarburos " n89n:9( desde el metano " ;( hasta el heptano y componentes m$s pesados "<:(. %uede contener componente no hidrocarburos "impurezas( como el dióxido de carbono, = 9, sulfuro de hidrógeno, 89>, -itrógeno, -9, y vapor de agua.
!a compos composic ición ión del gas gas natur natural al es varia variabl ble e y depen depender der$ $ del campo y el yaci yacimi mien ento to del del cual cual se extr extrae ae,, por por tal tal moti motivo vo es vita vitall el cono conoci cimi mien ento to de sus sus propiedades, propiedades, de las cuales, las m$s importantes son las siguientes)
1.- Gra%edad espec&'ica del Gas !ɤ: se define como la razón de la densidad del gas a la densidad de una sustancia base a las mismas condiciones de presión y temperatura.
γ =
ρ 28,96
$.- (actor )olum*trico del Gas !+: este factor relaciona el volumen del gas en el yacimiento a presión y temperatura, al volumen de la misma masa de gas en superficie a condiciones normales.
B =0,02827
# $T P
B =0,00504
# $ T P
"%67%-(
"67%-(
3.- )i )isco scosid sidad ad del as !() la viscosidad de un fluido es una medida de la resistencia interna de las moléculas del fluido o sustancia a fluir, debido a la fricción entre las moléculas. !a viscosidad de los gases en general es mucho menor que la de
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los líquidos, ya que las distancias intermoleculares de un gas son mayores que las de un líquido.
razón n del del volu volume men n que que ,.-- (a ,. (act ctor or de Co Comp mpre resi sii ilid lidad ad de dell Ga Gas s !/) es la razó actualmente ocupa un gas a determinada presión y temperatura, al volumen que ocuparía ese mismo gas si se comportara como ideal. %ara gases ideales el factor de compresibilidad del gas "?( es uno. @ientras que, para gases reales el factor ? es mayor ó menor a uno, dependiendo de la presión, temperatura y de la composición del gas.
C0lculo del (actor de Compresiilidad !/
Este procedimiento ser$ basado en la composición del gas y empleando el método gr$fico de >tanding y Aatz.
5 %aso) 'omar en cuenta los componentes existentes en la composición y su fracción molar. >umar todas las fracciones molares "
∑ yi
(, lo cual debe dar
;, de no ser así, normalice la composición. Esto se logra dividiendo cada fracción molar de cada componente "yi( entre "
∑ yi
( no normalizada.
55 %aso) on las nuevas fracciones molares, calcule nuevamente la sumatoria "
∑ yi
(, si da ;, ya la comp compos osic ició ión n est$ est$ norm normal aliz izad ada, a, si no repi repita ta el
procedimiento procedimiento anterior hasta lograr normalizar la muestra.
555 %aso) De la tabla de propiedades propiedades (Tabla 1) de 1) de los componentes del gas, extraer para cada componente estudiado el peso molecular correspondiente.
5& %aso %aso)) @ult @ultip ipli lica carr ese ese peso peso mole molecu cula larr por por la frac fracci ción ón mola molarr en cada cada componente de la muestra, para así obtener el peso molecular aparente.
& %aso) De la tabla de propiedades de los componentes del gas, extraer la presión y temperatura crítica de cada componente y obtener las condiciones seudocríticas de la siguiente manera)
%sc1
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∑ yi $ Pci
B
'sc1 'sc1
∑ yi
.'ci
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%aso)) en base base a la pres presió ión n y temp temper erat atur ura a del del sist sistem ema, a, calc calcul ular ar las las &5 %aso condiciones condiciones seudoreducidas, de la siguiente manera)
Psr =
P ( l%ca) Psc
B
Tsr =
T ( º R ) Tsc
4( y &55 %aso) con el valor de %sr y 'sr, entrar en la grafica de standing " Figura 4( leer directamente el factor de compresibilidad "z(.
Eercicio) Determinar el factor ? de la siguiente muestra de un gas. 'ome en cuenta que la presión del sistema es ;C== lpca y la temperatura es de CCC 0.
omponent e @etano
6i =,9;
Etano
=,=;F
%ropano
=,=;G
utano
=,=;;
%entano
=,==
6i(n
@i
@g1
@i.6i
%ci
%sc 1
%ci.6i
'ci
'ci.6i
'sc 1
-H' -H'#) #l igua iguall que que la guía guía,, el proc proced edim imie ient nto o del del eercicio ser$ explicado en clase, conuntamente con la utilización de la tabla ; y la figura -I J del presente material.
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Fuentes consultadas:
1. Caracterizac Caracterización ión Física Física de Ya Yacimientos. cimientos. ING. ING. Gregorio Gregorio J. Bruzual Bruzual T.
2. Ingeniería Ingeniería Básica Básica de Ya Yacimientos cimientos Ing. Jos! Jos! "amón "odríg "odríguez. uez. #ni$ersida #ni$ersidad d de %riente N&cleo de 'nzoátegui.
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