unidad # 3 propiedades del gas y el petróleo

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.

Yacimientos I Prof. Wilfrendk Figueroa


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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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