Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Escuela de Ingeniería de Petróleo y Ciencias Aplicadas

Laboratorio de Yacimiento (063-3121)

Maturín, Estado-Monagas

Propiedades de las Soluciones Salinas

Profesora: Bachilleres:

Cristina Cañizares Blandin Keiber C.I 20.998.611

González Freddy C.I 20.935.122

Ramos Joselis C.I 20.201.702

Romero Betania C.I 24.124.830

Maturín, octubre de 2014

RESUMEN

El alcance de estudio en esta práctica está delimitado a la determinación de propiedades de solución salina tales como densidad, gravedad específica y resistividad; y analizar el comportamiento de estas propiedades bajo los efectos de variación de temperatura y cantidad de concentración de sal en la muestra en los distintos métodos realizados en laboratorio, comparando los resultados de cada uno de ellos por ensayo para corroborar cual de los métodos realizados en la práctica es más efectivo con la finalidad de conocer a partir de una solución salina preparada a condiciones de superficie, el comportamiento de cada una de las propiedades del agua de formación.

Para el ensayo de densidad y gravedad específica se realizó el método de la balanza hidrostática donde se obtuvo el valor de la gravedad especifica con las masas en estudio para luego multiplicarla con la densidad del agua para obtener la densidad de la solución salina; y el método del picnómetro donde también se calculo la densidad mediante una ecuación donde toma en cuenta la masa del picnómetro lleno y vacio con su capacidad de volumen. Para el segundo ensayo se determinó la resistividad por medio de una ecuación en la cual toma en cuenta la concentración de sal para el método del refractómetro y de titulación.

Una vez finalizada la práctica de laboratorio se observó que la densidad disminuye al incrementar la temperatura debido un efecto de expansión térmica en las moléculas de la masa salina buscando la salida por el tubo capilar del picnómetro y la resistividad tiende a disminuir al incrementarle la concentración de sal como se obtuvo en el método de la titulación en la cual se obtuvo una concentración mayor a la del método del refractómetro.

El estudio de esta práctica nos ayuda a evaluar el comportamiento de propiedades en las soluciones salinas, en comparación con el agua de formación, al alterar algunos parámetro como la concentración de sal y temperatura a condiciones normales ya que nos brinda mucha información de un yacimiento y además de conocer muy bien sus propiedades al tratar esta agua para evitar la contaminación debido a que es muy toxica por su alto contenido de sal y también reinyectarla una vez tratada para la recuperación de crudo.

Bachiller: Freddy González

C.I: 20.935.122

Análisis de los Resultados

Densidad obtenida por el método de la balanza hidrostática

Tabla 1

Concentración de sal (%) Densidad a temperatura ambiente (g/ml)

1% 1.00343% 1.01185% 1.0195

Observando la tabla anterior (1), se nota que a mayor concentración de sal, mayor es el valor de la densidad, esto se debe a que al aumentar la concentración de sal de la solución, ésta tiene una mayor cantidad de soluto por lo tanto aumenta la masa y el volumen permanece constante, por ende ocurre un aumento de la densidad ya que esta es proporcional a la masa; este es el comportamiento esperado.

Densidad obtenida por el método del picnómetro

Tabla 2

Concentración de sal (%)

Densidad26,8 ºC

Densidad 28.5 ºC

Densidad 31.5ºC

Densidad 34.5ºC

Densidad 37.5 ºC

Densidad 40,5ºC

1 1.0190 1.0189 1.0188 1.0165 1.0151 1.01363 1.0339 1.0334 1.0328 1.0320 1.0301 1.02905 1.0373 1.0371 1.0370 1.0356 1.0351 1.0314

En la tabla anterior (2), observando los valores de las densidades a diferentes concentraciones de sal se puede notar que a mayor concentración de sal, mayor es la densidad de la solución, esto se debe a que al aumentar la concentración de sal se aumenta la masa de la solución pero el volumen sigue siendo igual, al subir la temperatura notamos que el valor de la densidad va disminuyendo, esto se debe a que a través del capilar del picnómetro ocurre una pérdida de masa a volumen constante. Las primeras temperaturas tomadas en la primera columna de densidad fue de 25.5 °C en las concentraciones al 1% y 5% a excepción de la concentración de sal al 3% ocurrió un error al practicar el procedimiento para este ensayo debido a que se dejo que aumentara la temperatura demasiado rápido a la solución debido a que se utilizo al máximo el baño, aumentando de manera muy rápida la temperatura y por efectos del tiempo en el laboratorio, pesamos la muestra a esa temperatura. Pero en las demás columnas de densidad se trabajó con los valores correctos de temperatura.

Comparación de la densidad obtenida (a temperatura Ambiente) por el método de la balanza hidrostática y por el Método del picnómetro

Tabla 3

Concentración de sal (%) Densidad a temperatura ambiente (g/ml)

Balanza hidrostática

Picnómetro

1 1.0034 1.01903 1.0118 1.03395 1.0195 1.0373

Observando la tabla anterior (3), podemos ver que en casi todos los casos se obtiene el comportamiento esperado por lo explicado anteriormente, pero a pesar de ser las mismas soluciones los valores de sus respectivas densidades por cada uno de los métodos es diferente, esto se debe a que en uno de los dos se hacen más cantidad de cálculos, de acuerdo a las condiciones del laboratorio el método del picnómetro es más confiable porque estaba en buenas condiciones y no presento ningún inconveniente a la hora de hallar las densidades, por otra parte el método de la balanza es un método en el que hay que hacer menos cálculos sin embargo la balanza con la que contamos en el laboratorio es poco confiable ya que no es una balanza que este en un buen estado físico, sin embargo seria un método más eficaz si en el laboratorio se contara con una balanza hidrostática que estuviese en excelentes condiciones.

Resistividad obtenida por el método de titulación

Tabla 4

Muestra Concentración de sal (ppm)

Resistividad (ohm.m)

A 2391,1859 2.3667B 5123,9698 1.1687C 7027,1600 0.8724

Los datos obtenidos mediante este método nos muestra como el incremento de la concentración de sal influye en la resistividad de las soluciones salinas, asemejándose así al comportamiento esperado de esta propiedad. Este incremento de concentración de sal ocasiona una disminución en la resistividad de las soluciones salinas. Esto se debe a que a mayor concentración de sal, mayor será la cantidad de iones salinos presentes en la solución, estos iones salinos favorecen la conductividad; por ende al tener más iones salinos la solución será más conductiva, y al ser más conductiva será menos resistiva, porque la resistividad es el inverso a la conductividad. En las concentraciones de las muestras A y C, no se obtuvo los resultados esperados producto de un mal cálculo en las formulas

Resistividad obtenida por el método del refractómetro

Índices de refracción de muestras obtenidos del refractómetroTabla 5

Concentración de sal (ppm) Índice de refracción0 1,33302000 1.3334Concentración de muestra A 1.33344000 1.3337Concentración de muestra B 1.33386000 1,3340Concentración de la muestra C 1,33438000 1,334510000 1,3346

Los valores de la tabla. (5) nos muestra el comportamiento del índice de refracción de las soluciones salinas, en función del incremento de la concentración de sal. Y podemos ver como este comportamiento se asemeja al esperado, cuando comparamos valores y notamos una proporcionalidad del índice de refracción y la concentración de sal. El valor de índice de refracción de la muestra C no arrojo el resultado esperado entre las concentraciones de sal al (8000-10000), debido al manejo inadecuado del refractómetro.

Resistividad de muestras incógnitasTabla 6

Muestra Concentración de sal (ppm)

Resistividad (ohm.m)

A 3000.3000 1.9179B 5999.7001 1.0096C 9747.6856 0.6441

El comportamiento esperado de la resistividad con respecto a la concentración de sal es, que a mayor concentración de sal menor será la resistividad de la solución, porque mientras más iones de sal estén presentes en la solución, menos resistencia tendrá dicha solución en conducir la electricidad. Entonces de acuerdo a esto podemos inferir que los valores calculados concuerdan con el comportamiento esperado.

Comparación de la concentración de sal y la resistividadObtenida por el método del refractómetro y por el método de la titulación

Tabla 7

Muestra Concentración de sal (ppm) Resistividad (ohm.m)

Refractómetro Titulación Refractómetro Titulación

A 3000.3000 2391,1859 1.9179 2,3667B 5999.7001 5123,9698 1,0096 1,1687C 9747.6856 7027,1600 0,6441 0,8724

En la tabla 7 podemos ver valores de concentración de sal y resistividad de cada muestra, obtenidos mediante métodos diferentes.

Pero es importante resaltar la relación que tiene el cálculo de concentración de sal con el cálculo de resistividad, porque a pesar de que las concentraciones fueron calculadas mediante métodos distintos, la resistividad de cada muestra se calculó mediante una misma ecuación para ambos métodos, (refractómetro y titulación).

Entonces podemos decir, que la variación de concentración de sal de cada muestra, va a influir directamente en los valores de resistividad de cada muestra, producto de los electrolitos que se encuentran disueltos en la solución salina, que la hacen más conductiva y menos resistiva.

Partiendo de lo antes explicado podemos esperar un comportamiento en cada muestra. Donde, sí en un método se obtuvo más concentración de sal, ese método va a tener un menor valor de resistividad con respecto, al otro método. El método de la titulación en comparación al método del refractómetro arrojo valores de concentración de sal menores, por lo tanto la resistividad en este método es mucho mayor.

Conclusiones

La densidad de una solución salina aumenta en proporción a su concentración.

La densidad de una solución salina disminuye a medida que la temperatura de esta aumenta.

El método más confiable para determinar la densidad de una solución salina es por el método del picnómetro.

Las muestras A, B, C fueron menos resistivas a mayor concentración de sal.

A mayor concentración de sal menor es la resistividad.

APENDICES GRAFICOS

1. Gráfico representativo de la variación de la densidad.

24 26 28 30 32 34 36 38 40 421

1.005

1.01

1.015

1.02

1.025

1.03

1.035

1.04

R² = 0.955853854946795

R² = 0.938085393114777

R² = 0.925509052428302

Variación de la Densidad

concentracion de sal al 1%

Exponential (concentracion de sal al 1%)

concentracion de sal al 3%

Logarithmic (concentracion de sal al 3%)

concentracion de sal al 5%

Polynomial (concentracion de sal al 5%)

Temperatura (°c)

Dens

idad

(gr/

ml)

2. Gráfico representativo de la variación de la resistividad

0 2000 4000 6000 8000 10000 120000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

R² = 0.974823785556184

Variación de la resistividad

resistividad en función de la concentración de salPolynomial (resistividad en función de la concentración de sal)

Concentración de sal (ppm)

Resis

tivid

ad (o

hm-m

)

3. Gráfico representativo de la variación del índice de refracción (curva de calibración)

0 2000 4000 6000 8000 10000 120001.332

1.3325

1.333

1.3335

1.334

1.3345

1.335

f(x) = 1.33303821639177 exp( 1.24238146900942E-07 x )R² = 0.984098576952888

Variación del índice de refracción

Índice de refracción en función de la concentración de salLinear (Índice de refracción en función de la concentración de sal)Exponential (Índice de re-fracción en función de la concentración de sal)

concentración de sal (ppm)

nD =

Índi

ce d

e re

frac

ción

MUESTRAS DE CALCULOS

Densidad obtenida por el método de la balanza hidrostática (muestra al 3%)

Datos:

m1=100.01gr; m2=88.11gr; m3=88.29gr; T=27°C;

Ecuaciones:

GE = m1−m2

m1−m3 ; ρh2o = -5.25x10−6 * T2 + 1.5x10−5 * T + 1; ρsol = GE* ρh2o

Calculos:

GE = 100.01gr−88.11 gr100.01gr−88.29 gr = 1.0153; ρh2o = -5.25x10−6

*(27)2 + 1.5x10−5*(27) + 1 =

0.9966gr/ml

Ρsol = 1.0153*0.9966gr/ml = 1.0118gr/ml

Resistividad obtenida por el método de titulación (muestra B)

Datos:

Concentración = 5123.9698 ppm sal ; T = 24.7°C = 76.46°F ; vi = 1.55ml ; Vf = 2.6ml ; Vg = 1.05 ; N(Normalidad) = 0.0835NEcuación:

Titulación=N (AgNO3)∗v i(AgNO3)Vol .muestra (sol. salina)

∗58442.77

Ln|R| = ln| T65|

¿ [1.107157 x10−3∗ln| ppm sal1000 |−0.960538]−[0.925925∗ln|ppm sal1000 |]+1.824549

Cálculos:

Titulaci ón=0.0835N∗1.05ml1ml

∗58442.77=5123.9698 ppm sal

Ln|R| = ln|76.4665 |

¿ [1.107157 x10−3∗ln|5123.96981000 |−0.960538 ]−[0.925925∗ln|5123.9698

1000 |]+1.824549

Ln(R) = 0.1559

R = e0.1559 = 1.1687 ohm¿m

Resistividad obtenida por el método del refractómetro (muestra B)

Datos:

nD = 1.3338 ; T = 24.7°C = 76.46°F

Ecuaciones:

nD = 1.333¿e1x 10−7

∗( ppmsal) ; ppm sal = ln| nD1.333|1x 10−7

Ln|R| = ln| T65|

¿ [1.107157 x10−3∗ln| ppm sal1000 |−0.960538]−[0.925925∗ln|ppm sal1000 |]+1.824549

Calculos:

ppm sal = ln| nD1.333|1x 10−7

= 5999.7001 ppm

Ln|R|= ln|76.4665 |∗[1.107157 x 10−3∗ln|5999.7001

1000 |−0.960538]−¿

[0.925925∗ln|5999.70011000 |]+1.824 549

Ln(R) = 9.909909421x10-3

R = e9.909909421 x10−3 = 1.0099 ohm¿m

Densidad obtenida por el método del picnómetro (muestra al 3%).

Datos:

T = 26°C ; mpic vacio = 37.0723gr ; mpic lleno = 88.0977gr ; Vpicnómetro = 49.354ml

Ecuación:

ρsol = mpic lleno−mpic vacio

v picnómetro

calculo:

ρsol = 88.0977gr−37.0723gr

49.354ml = 1.0339gr/ml , @ T = 26.8°C