Unidad # 3 Propiedades Del Gas y El Petróleo
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8/16/2019 Unidad # 3 Propiedades Del Gas y El Petróleo
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Yacimientos I
Unidad # 3: Propiedades del Gas Natural y el Petróleo
Durante el proceso de explotación de los yacimientos es de vital importancia 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 petróleo es una mezcla complea que consiste predominantemente de
hidrocarburos, y contiene azufre, nitrógeno, y oxígeno como constituyentes menores.
!as propiedades físicas y químicas del petróleo varían considerablemente y son
dependientes de la concentración de hidrocarburos presentes en los mismos.
!a mayoría de las propiedades del petróleo son usualmente determinadas deexperimentos de laboratorio "#n$lisis %&'(. !as propiedades físicas del petróleo de
interés primordiales en los estudios de yacimientos son)
1.- Soluilidad del Gas !"s: también llamada como relación gas*petróleo en
solución, se define como los pies c+bicos normales de gas natural "%-( en solución ó
disueltos en un barril normal "-( de petróleo a determinadas condiciones de presión y
temperatura.
Rs=Volumende Gas ensoluci ó n a P yT Barrilde Petr ó leo a14,7 y 60º F , PCN /BN
/na curva típica de solubilidad del gas en el petróleo se muestra en la Figura 1,
la solubilidad del gas a presiones mayores a la presión de burbueo es constante e
igual al 0si. uando la presión se reduce por debao de la presión de burbueo, se
comienza a formar gas en el yacimiento y menos gas permanece en el líquido, por lo
cual tiende a disminuir linealmente como se observa en la gr$fica.
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$.- Gra%edad espec&'ica del Petróleo ! γ
o: se define como la razón de la
densidad del petróleo a la densidad de una sustancia est$ndar, ambas a las mismas
condiciones de presión y temperatura.
γo= ρo
ρw
Dónde)
ɤo 1 2ravedad específica del petróleo
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
3.- (actor )olum*trico del Petróleo !+o() es definido como el volumen de
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=Barriles de crudo saturadoconas a P y T del yacimiento
!n "arril de crudoa condiciones normales
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
subsaturado( el factor volumétrico del petróleo incrementa levemente debido a la
expansión del líquido en el yacimiento como consecuencia de la reducción de presión.
# presiones menores o igual al punto de burbueo "yacimiento 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 Figura 3(. uando la presión del yacimiento disminuye por debao de
la presión de burbueo, la composición del líquido cambia. El gas 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 formado por los miembros m$s vol$tiles de la serie parafínica de
hidrocarburos "n89n:9( desde el metano ";( hasta el heptano y componentes m$s
pesados "<:(. %uede contener componente no hidrocarburos "impurezas( como el
dióxido de carbono, =9, sulfuro de hidrógeno, 89>, -itrógeno, -9, y vapor de agua.
!a composición del gas natural es variable y depender$ del campo y el
yacimiento del cual se extrae, por tal motivo es vital el conocimiento de sus
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 "%67%-(
B=0,00504 # $T
P "67%-(
3.- )iscosidad del as !() la viscosidad de un fluido es una medida de la
resistencia interna de las moléculas del fluido o sustancia a fluir, debido a la fricciónentre las moléculas. !a viscosidad de los gases en general es mucho menor que la de
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los líquidos, ya que las distancias intermoleculares de un gas son mayores que las de
un líquido.
,.- (actor de Compresiilidad del Gas !/) es la razón del volumen que
actualmente ocupa un gas a determinada presión y temperatura, al volumen que
ocuparía ese mismo gas si se comportara como ideal.
%ara gases ideales el factor de compresibilidad del gas "?( es uno. @ientras que,
para gases reales el factor ? es mayor ó menor a uno, dependiendo de la presión,
temperatura y de la composición del gas.
C0lculo del (actor de Compresiilidad !/
Este procedimiento ser$ basado en la composición del gas y empleando el método
gr$fico de >tanding y Aatz.
5 %aso) 'omar en cuenta los componentes existentes en la composición y su
fracción molar. >umar todas las fracciones molares " ∑ yi (, lo cual debe dar ;, de no ser así, normalice la composición. Esto se logra dividiendo cada
fracción molar de cada componente "yi( entre " ∑ yi ( no normalizada.
55 %aso) on las nuevas fracciones molares, calcule nuevamente la sumatoria "
∑ yi (, si da ;, ya la composición est$ normalizada, si no repita elprocedimiento anterior hasta lograr normalizar la muestra.
555 %aso) De la tabla de propiedades (Tabla 1) de los componentes del gas,
extraer para cada componente estudiado el peso molecular correspondiente.
5& %aso) @ultiplicar ese peso molecular por la fracción molar en cadacomponente 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 ∑ yi $ Pci B 'sc1 ∑ yi .'ci
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&5 %aso) en base a la presión y temperatura del sistema, calcular las
condiciones seudoreducidas, de la siguiente manera)
Psr= P(l%ca)
Psc BTsr=
T (º R)
Tsc
&55 %aso) con el valor de %sr y 'sr, entrar en la grafica de standing "Figura 4( y
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
6i 6i(n @i @i.6i %ci %ci.6i 'ci 'ci.6i
@etano =,9;
Etano =,=;F
%ropano =,=;G
utano =,=;;
%entano =,==
@g1 %sc 1 'sc 1
-H'#) #l igual que la guía, el procedimiento del
eercicio ser$ explicado en clase, conuntamente conla utilización de la tabla ; y la figura -I J del
presente material.
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Fuentes consultadas:
1. Caracterización Física de Yacimientos. ING. Gregorio J. Bruzual T.
2. Ingeniería Básica de Yacimientos Ing. Jos! "amón "odríguez. #ni$ersidad de
%riente N&cleo de 'nzoátegui.
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