propiedades del petroleo, gas y agua

7/24/2019 Propiedades Del Petroleo, Gas y Agua

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ESCUELAPOLITÉCNICA

NACIONAL

Facultad de Ingeniería enGeología y Petróleos

Ingeniería en Petróleos

Siulación de !aciientos

Pro"iedades del Petróleo#

Gas y Agua

Andr$s S%nc&e' (osas



)uito *Ecuador

+,Pro"iedades del Petróleo# Gas y Agua

-,A.stract

El petróleo es la fuente de energía más relevante que aconteceen la sociedad actual, ya que se lo utiliza con sus derivados enmuchos usos cotidianos y si nos ponemos a pensar qué pasaría

si se acabara repentinamente, enseguida nos daríamos cuentade la dimensión de la catástrofe: los aviones, los automóviles yautobuses, gran parte de los ferrocarriles, los barcos, lasmáquinas de guerra, centrales térmicas, muchas calefaccionesdejarían de funcionar además de que los países dependientesdel petróleo para sus economías se hundirían, es importanterecalcar que no se está e!plotando este recurso en su totalidadporque es mucho el que se pierde, entonces para ello susderivados más importantes se obtienen de la separación ypreviamente su e!tracción y e!plotación, por eso esimportante conocer las de"niciones de gas natural, petróleo yagua en sus relaciones, orígenes, reservas, yacimientos,productos derivados composiciones y más# El petróleo no esuna sustancia pura es una mezcla heterogénea de origenorgánico que contiene hidrocarburos $elementos de carbono ehidrogeno% importantes para el mundo y que en su mayoría seencuentra en partes de e!tractos de hidrocarburos alrededordel mundo por sus tiempos geológicos que se depositaron paraformar este recurso además contamos con el gas natural cuyocálculo de sus propiedades físicas y sus condensadosrepresenta la base para la elaboración de los proyectos

técnicos# Estas propiedades se pueden calcular a un nivelriguroso por medios computarizados o por medio de fórmulas,correlaciones, gra"cas o cartas con un nivel de apro!imaciónaceptable# &e todas formas se recomienda el uso de métodosmanuales cuando no hay disponibilidad de medioscomputarizados#El gas natural es un combustible que se obtiene de rocasporosas del interior de la corteza terrestre y se encuentramezclado con el petróleo crudo cerca de los yacimientos#



/,(ecursos

Introducción Origen del Petróleo

'ásicamente se manejan dos hipótesis acerca del origen de(etróleo:

• )ipótesis inorgánica: Esta hipótesis se basa en que el

petróleo se habría originado a partir de la acción delagua sobre acetiluos metálicos con la producción demetano y acetileno en donde la presión y la temperaturaoriginaron luego otras reacciones y polimerizacionesformando a los otros componentes del petróleo quecon el tiempo esta teoría fue perdiendo fuerza ya quealgunos hallazgos geológicos en algunos yacimientosdemostraron la e!istencia de restos fósiles animales yvegetales#

• )ipótesis *rgánica: vegetal de +ramer y orgánica

animal de Engler:-eg.n estas teorías el petróleo se formó pordescomposición lenta de grandes depósitos de algasmarinas $hipótesis vegetal% o de restos de animales$hipótesis animal% ayudada por el calor y una granpresión# /ambién habrían tenido gran actividad algunasbacterias anaerobias#Estas teorías están apoyadas "rmemente en laobtención de hidrocarburos a partir de celulosa y delaceite de diversos peces#En muchos yacimientos petrolíferos hay animales

marinos microscópicos y vegetales# Este hecho hace quese acepte el origen mi!to del petróleo, tantoanimal como vegetal#

Co"osición y "ro"iedades del Petróleo#

0a composición química varía con la procedencia# (ero se losclasi"ca seg.n el tipo de hidrocarburo que predomine#

• (etróleo a base de para"na $1uidos%

•

(etróleo a base asfáltica $viscosos%• (etróleo a base mi!ta#



#Pro"iedades del Petróleo:

2omo propiedades físicas podemos mencionar que es unlíquido oscuro, y algo 1uorescente con tonos verdes y azulados#

-u olor no es muy agradable por la presencia de compuestossulfurados y nitrogenados# /ienen una densidad menor a la del agua con valores quepueden oscilar entre 3,456 y 3,778 grs9cm# 0os .nicos quepueden superar el valor 5 del agua son aquellos del tipoasfáltico#

-on insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos comoel éter, benceno, cloroformo#2omo propiedades químicas podemos decir que arde son elsuministro de calor# /iene un poder calórico de 55333 +cal9+g#Es decir, es el calor que libera cuando un ;ilo de estecombustiona en forma completa#

Gas Natural

• El gas natural es un combustible que se obtiene de rocasporosas del interior de la corteza terrestre y se encuentramezclado con el petróleo crudo cerca de los yacimientos#

• 2omo se trata de un gas, puede encontrarse sólo enyacimientos separados# 0a manera más com.n en que se

encuentra este combustible es atrapado entre el petróleoy una capa rocosa impermeable# En condiciones de altapresión se mezcla o disuelve aceite crudo#

• El gas natural arrastra desde los yacimientoscomponentes indeseables como son: el ácido sulfhídrico$)<-%, bió!ido de carbono $2*<% y agua en fase gaseosa,por lo que se dice que el gas que se recibe es un gash.medo, amargo e hidratado amargo por loscomponentes ácidos que contiene, h.medo por lapresencia de hidrocarburos líquidos e hidratado por la

presencia de agua que arrastra desde los yacimientos#• E!isten diversas denominaciones que se le al gas natural

y por lo general se asocia a los compuestos que formanparte de su composición# (or ejemplo cuando en el gasnatural hay )<- a nivel por encima de 8 ppm por cadapie c.bico de gas se dice que es un gas =amargo> ycuando la composición desciende a menos de 8 ppm sedice que es un gas =dulce>#

Pro"iedades del Gas Natural



? (roviene de la naturaleza y puede consumirse tal como sepresenta#? @o tiene olor# Antes de ser distribuido, se lo odoriza con unproducto llamado mercaptano, que sirve para detectarpérdidas por medio del olor#

? Bespeta el medio ambiente, ya que se transporta en tuberíassubterráneas#? Es limpio en su combustión, produce una llama de color azuly quema sin generar cenizas ni humo#

El gas es un hidrocarburo que se formó en las entraCas de la /ierra hace millones de aCos# Es producto de ladescomposición de animales y vegetales que quedaronatrapados entre capas de roca, a muchos metros deprofundidad, lejos del aire y la luz#El gas natural está compuesto en un 73D76 por metano y, enmenor proporción, por otros gases, como nitrógeno y helio#

0, (esolución

(ara entender y predecir el comportamiento de yacimientos depetróleo y de gas como una función de presión, elconocimiento de las propiedades físicas de los 1uidos delyacimiento debe ser conocido# Estas propiedades, por lo

general son determinadas por e!perimentos de laboratoriorealizados sobre las muestras de 1uidos obtenidas de pozos# Enausencia de estas propiedades e!perimentales, el trabajo decaracterización y estudio de yacimientos sería muy difícil#

+,1 Peso olecular del gas 2P3g45Es la unión de la de los pesos moleculares de cada elementoque conforman el gas natural# 0as unidades del peso molecularson: +gr9+moló 0b9lbmol#

-,1 Gra6edad es"ecí7ca 2GE45Es la relación de la densidad de una sustancia a la densidad de

una sustancia de referencia# (ara efectuar la relación entre



ambas sustancias, es necesario que ambas se encuentren a lamisma presión y temperatura#

/,1 8ensidad del gas5Es la relación entre la masa y el volumen de una sustancia en

estudio# En el caso del gas natural se puede demostrar que ladensidad del mismoserá:

0,1 9iscosidad del gas 2ug45Es la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad delesfuerzo cortante, que se aplica a una porción de 1uido paraque adquiera movimiento $viscosidad dinámica%#0a viscosidad de los gases tendrá el siguiente comportamiento:D A bajas presiones $menor a 5633 lpc%, un aumento de la

temperatura aumentará la viscosidad del gas#D A altas presiones $mayor a 5633 lpc%, un aumento de latemperatura disminuye la viscosidad#D A cualquier temperatura, si se aumenta la presión laviscosidad aumenta#D 0a viscosidad será mayor, a medida que el gas poseacomponentes más pesados#

:,1 Factor de co"resi.ilidad del gas 2;45Es un factor de corrección introducido en la ecuación generalde los gases y será obtenido e!perimentalmente dividiendo el

volumen real de n moles de un gas a presión y temperatura,por el volumen ideal ocupado por la misma masa de gas aiguales condiciones de presión y temperatura#0a ecuación a usar será de los gases ideales pero con el factorF como corrección:



P,9 < ;, n, (, T

2on las propiedades pseudo críticas hallamos las pseudoreducidas y con éstas el valor de F de la grá"ca#

Ahora vamos a corregir por la presencia de sulfurode hidrógeno y dió!ido de carbono# El error E,se puede determinar grá"camente o analíticamentepor la ecuación suministrada#

2on las correcciones ya hechas, volvemos al cálculo de laspropiedades pseudo reducidas y hallamos F de la grá"ca#

=,1 Factor 6olu$trico de >oración del gas 2?g45Es un factor que relaciona el volumen de gas en el yacimientoa presión y temperatura con el volumen de la misma masa degas en super"cie a condiciones normales presión de 58,G lpc y43 HI#

@,1 9oluen es"ecí7co 2645



Es de"nido como el volumen ocupado por una masa de gas, esdecir, el volumen dividido entre la masa# (ara gas ideal es elinverso de la densidad,

,1 Co"resi.ilidad isot$rica del gas 2Cg450a variación de la compresibilidad de un 1uido con la presión ytemperatura es de gran importancia para los cálculos deingeniería de yacimientos# (ara una fase liquida, lacompresibilidad es pequeCa y se asume en ocasionesconstante, pero para los gases no sucede lo mismo# 0acompresibilidad isotérmica del gas es el cambio en el volumenpor unidad de cambio de presión#(ara gas ideal, FJ5 constante, y la compresibilidad es 2gJ 59(

8eterinación de las "ro"iedades del Petróleo

El (etróleo y sus (ropiedades Iisicoquímico:• 8ensidad5 0os crudos pueden pesar menos que el agua

$liviana y mediana% o tanto o más que el agua $pesada ye!tra pesada%# &e allí que la densidad pueda tener unvalor de 3,G6 a 5,5# Estos dos rangos equivalen a 6G,< yD KA(L#

• 0a densidad, la gra6edad es"eci7ca o los grados A(L$A(L es la abreviatura de American (etroleum Lnstitute%#&enota la relación correspondiente de peso especí"co yde 1uidez de los crudos con respecto al agua#

• Bndice de re>racción5 Medido con un refractómetro, loshidrocarburos acusan valores de 5,7 a 5,87# -e de"ne



como la relación de la velocidad de la luz al pasar de unoa otro cuerpo#

• Coe7ciente de e"ansión: Naría entre 3,3334 y3,33374# /emperatura K2 por volumen#

• Punto de e.ullición5 @o es constante, &ebido a sus

constituyentes varía algo menos que la temperaturaatmosférica hasta la temperatura igual o por encima de33 K2#

• Punto de congelación5 Naría desde 56,6 K2 hasta latemperatura de D86 K2# &epende de las propiedades ycaracterísticas de cada crudo o derivado# Este factor esde importancia al considerar el transporte de loshidrocarburos y las estaciones, principalmente el inviernoy las tierras gélidas#

• Punto de deDagración5 Naría desde D5< K2 hasta 553

K2# Beacción vigorosa que produce calor acompaCado dellamas y9o chispas#• Punto de uea: Naría desde < K2 hasta 566 K2#

• Poder calorí7co5 (uede ser entre O#633 a 55#63calorías9gramo# Entre '/P9libra puede ser de 56#63 a<<#333# $'/P es la unidad térmica británica%#

• Calor es"ecí7co5 Naría entre 3,83 y 3,6<# El promediode la mayoría de los crudos es de 3,86# Es la relación decantidad decalor requerida para elevar su temperaturaun grado respecto a la requerida para elevar un grado la

temperatura de igual volumen o masa de agua#• Calor latente de 6a"ori'ación5 (ara la mayoría de los

hidrocarburos parafínicos y metilenos acusa entre G3 a73 ;ilocalorías9;ilogramo ó 53 a 543 '/P9libra#

9iscosidad5 0a viscosidad es una de las característicasmás importantes de los hidrocarburos en los aspectosoperacionales de producción, transporte, re"nación ypetroquímica# 0a viscosidad, que indica la resistencia queopone el crudo al 1ujo interno, se obtiene por variosmétodos y se le designa por varios valores de medición#El poise o centipoise $3,35 poise% se de"ne como la

fuerza requerida en dinas para mover un plano de uncentímetro cuadrado de área, sobre otro de igual área yseparado un centímetro de distancia entre sí y con elespacio relleno del líquido investigado, para obtener undesplazamiento de un centímetro en un segundo#

:,Noenclatura

o5 Niscosidad del petróleo#5 Niscosidad del agua#API5 American (etroleum Lnstitute#

?AP85 'arriles de agua por día?F5 'arriles "scales#



?ls5 'arriles#?o5 Iactor volumétrico de petróleo#?P85 'arriles por día#?PP85 'arriles de petróleo por día#?SH5 'asic -ediments and Qater#

?T5 Arena 'asal /ena#?5 Iactor volumétrico del agua#CALI52aliper#8T5 -onic (orosity#F(5 Iactor de recobro#G(5 Ramma ray#o5 Espesor de petróleo#S5 )ollín -uperior#J5 (ermeabilidad#LL85 &ual lateral log#LLS5 -uper"cial lateral log#

3IN95 Microinverso#33?N5 Millones de barriles normales#33?P5 Millones de barriles por día#3NO(5 Micronormal#3SFL5 Microesferical log#NPI5 @eutronD(orosity#K5 (orosidad#PEF5 Iactor fotoeléctrico#Pi5 (resión inicial#POES5 (etróleo original en sitio#

PP35(artes por millón#P9T5 (resión, volumen y temperatura#(O?5 &ensity porosity#(5 Besistividad del agua#Sg5 -aturación de gas#So5 -aturación de petróleo#SP5 (otencial Espontáneo#S5 -aturación de agua#9s&5 Nolumen de arcilla#

=, Conclusiones ! (ecoendaciones

Conclusiones

• /enemos que la vida sería muy diferente si no e!istierael petróleo ni el gas natural,

• son unas de las fuentes de energías =casi gratuitas>, es

imposible imaginar el mundo sin plástico, si fósforos, sinautomóviles etcétera, estas fuentes de energía hay que



cuidarlas y aprovecharlas al má!imo nuncadesperdiciarlas

• El petróleo y derivados forma parte de la naturaleza quese ofrece al hombre para ser transformada en subene"cio y la petroquímica es un gran invento del ser

humano, por el cual éste pone la naturaleza a suservicio#

• Pn invento que a cada paso marca una huella debienestar y progreso#

• Es muy importante el efecto de la temperatura sobre laviscosidad de los crudos, en el yacimiento o en lasuper"cie, especialmente concerniente a crudospesados y e!tra pesados#

• El petróleo se emplea para producir: 2ombustibles paraAviones, Automóviles y -istemas de 2alefacción, así

como para la elaboración de 2osméticos, Iertilizantes,(lásticos y un sinn.mero de productos más, quizás másaplicaciones que cualquier otra sustancia#

(ecoendaciones

• Es un recurso natural no renovable, y actualmentetambién es la principal fuente de energía en los paísesdesarrollados que debemos cuidarlo y usarlo de unamanera responsable#

• El petróleo líquido puede presentarse asociado a capasde gas natural, en yacimientos que han estadoenterrados durante millones de aCos, cubiertos por losestratos superiores de la corteza terrestre es por elloque su e!tracción es complicada y se necesita saber yconocer sus propiedades antes de realizar cualquieroperación

• )oy día el petróleo es el principal recurso del mundo,todo lo que conocemos como tecnologías dependen delpetróleo#

• El aprovechamiento del petróleo ha contribuido anuestro actual desarrollo, sin embargo, el uso irracionalde este hidrocarburo aumenta la contaminación ydeterioran el ambiente y nuestra salud

• Esta situación nos e!ige una actitud conservacionistaque se mani"este en acciones concretas, considerandoque todos sus derivados tienen gran in1uencia ennuestra vida cotidiana#



@, ?i.liogra>ía

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