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UNIDAD IICOMPORTAMIENTO DE FASES

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE YACIMIENTO

JULIO CESAR PEREZ A.

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CONTENIDOCOMPORTAMIENTO DE FASES FASE

SUSTANCIA PURAMEZCLA DE 2 COMPONENTES

DIAGRAMAS PT 5 FLUIDOSACEITE NEGRO

ACEITE VOLATIL

GAS RETROGRADO

GAS HUMEDO

GAS SECOCLASIFICACIONES

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FASE

Fuente:pubs.usgs.govFuente:westerninlet.cadirectoalapastayregalos.blogspot.com

El termino fase define a alguna parte homogénea y físicamente distinta de un sistema , la cual es separada de las otras partes del sistema por algún limite definido.

TERMINOLOGIA BASICA

4

Cada una es homogénea y físicamente distinta y hay límites definidos entre el hielo y el agua, entre el hielo y el vapor de agua y entre el agua líquida y el vapor de agua. De esta manera se puede decir que se tiene un sistema de tres fases: sólido, líquido y gas. Una fase en particular no necesita ser continua.

FASES

FASE

Sólido

Líquido Gas

5

SUSTANCIA PURA

DIAGRAMA UNA SUSTANCIA PURA

Diagrama de fases para una sustancia pura

Sólido Líquido

Gas

Líne

a de

pun

to d

e fu

sión

T

C

Línea de presión de vapor

Tc

Pc

Temperatura

Pres

ión

PRESION CRITICA

SUSTANCIA PURA

La presión por encima de la cual el liquido y el gas no pueden coexistir a pesar de la temperatura.

TEMPERATURA CRITICA

La temperatura por encima de la cual, el gas no puede ser licuado a pesar de la presión aplicada.

7

VAPORIZACION DE UNA SUSTANCIA PURA A TEMPERATURA CONSTANTE

SUSTANCIA PURA

Liq.

Hg

P1

Liq.

Hg

Pv Pv

Hg

P3

Gas

Hg

Presión por encima de presión de

vapor

Hg removido. Gas y Líquido presentes.

Presión igual a la presión de vapor

Hg removido.Más gas y menos líquido presentes. Presión igual a la presión de vapor

Hg removido. Celda llena de gas, todo el líquido vaporizado. Presión por debajo de presión de vapor

8SUSTANCIA PURA

DIAGRAMA P VS V DE UNA SUSTANCIA PURA

1 4

5

3

Líquido y gas

Líquido

Gas

P1

PvP3 Punto de

Burbuja Punto de

Rocio

Pres

ión

Volumen Específico

9SUSTANCIA PURA

PUNTO DE BURBUJAPunto en el cual las primeras moléculas dejan el líquido y forman una pequeña burbuja de gas.

PUNTO DE ROCIO Punto en el cual solamente queda una pequeña gota de líquido.

El punto de burbuja y el punto de rocío están indicados en los cambios agudos en el pendiente a lo largo de la isoterma. Para una sustancia pura, la presión en el punto de burbuja y en el punto de rocío es igual a la presión de vapor de la sustancia a la temperatura de interés.

10MEZCLAS DE DOS COMPONENTES

MEZCLAS DE DOS COMPONENTES

El ingeniero de petróleos normalmente no trabaja con sistemas de dos componentes; usualmente las mezclas consisten de muchos componentes. Sin embargo, es instructivo observar las diferencias en el comportamiento de fases entre las mezclas de dos componentes y las sustancias puras. Esas diferencias se pueden ampliar a mezclas multi-componentes.

11MEZCLA DE DOS COMPONENTES

Punto Crítico

Gas

Líquido

Vol. % Liquido

P1

Pb

PdP2

1

2

100

75

50

250

Pres

ión

Temperatura

Línea del punto de Rocío

Línea del punto de Burbuja

QUIMICA ORGANICA

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A la presión P1 la mezcla es líquida, el líquido se expande hasta que la presión alcanza un punto en el cual unas pocas moléculas son capaces de dejar el líquido y formar una pequeña burbuja de gas. Este punto es conocido como de burbuja, Pb.

Para el caso de mezclas el punto critico es el punto en el cual todas las propiedades en el liquido y en el gas son idénticas.

En una mezcla de dos componentes, el líquido y el gas pueden coexistir, a temperaturas y presiones por encima del punto crítico. Observe que el domo de saturación existe a temperaturas más altas que la temperatura crítica y presiones más altas que la presión crítica. (cricondenbarica y cricondentermica)

13MEZCLA DE DOS COMPONENTES

DIAGRAMA DE FASE PARA MEZCLAS DE METANO Y ETANO.

14MEZCLAS DE DOS COMPONENTES

CONDENSACION RETROGRADA

Gas

Líquido

Vol % Liquido

1

3

2

Pres

ión

Temperatura

A medida que la presión disminuye de punto 2 al punto 3,la cantidad de liquido disminuye ,la línea de punto de rocío es cruzada por segunda vez , y el sistema de nuevo llega a ser gas.

La región de condensación retrógrada ocurre a temperaturas entre la crítica y la cricondentérmica. Una situación retrógrada similar ocurre cuando la temperatura es cambiada a presión constante entre la presión crítica y la presión cricondenbárica.

15MEZCLA DE DOS COMPONENTES

DIAGRAMA P VS V PARA UNA MEZCLA DE DOS COMPONENTES

Gas

Líquido

Líquido y Gas

Punto de Burbuja

Punto de Rocío

Pres

ión

Volumen Especifico

16NOMENCLATURA DE LOS HIDROCARBUROS

DIAGRAMA P VS V PARA UNA MEZCLA DE N-PENTANO Y N-HEPTANO

o.1 o.2 o.3 o.4

Línea del punto de rocío

Líne

a de

l pun

to d

e bu

rbuj

a

200

300

400

Punto Crítico

454ºF450ºF

425ºF

400ºF

350ºF300ºF

Pres

ión,

psi

a

Volumen Especifico, cu ft/lb

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DIAGRAMAS TERNARIOS

5

2

1

6

Componente BComponente C

Componente A

3

7

4

La convención usual es graficar el componente liviano en la cima y el componente pesado en la parte baja izquierda. La composición es usualmente graficada en términos de fracción molar o porcentaje molar. El punto 1 representa el componente puro B. El punto 2 representa una mezcla de 30% molar de A y 70% molar de C. El punto 3 representa una mezcla de 50% de A, 30% de B y 20% C.

18

DIAGRAMAS P VS T DE LOS CINCO FLUIDOS DEL YACIMIENTO

19

20

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS Y CRITERIOS PARA DIFERENCIAR EL TIPO DE FLUIDO DE YACIMIENTO

21

ACEITE NEGROPr

esió

n

Temperatura

22

ACEITE NEGRO

Es el crudo existente en Caño Limón y es el que tiene mayor fracción de hidrocarburos pesados.

El gas que se desprende del aceite negro es gas seco, debido a las moléculas livianas que se liberan. Este gas no se condensa.

GORi Menos de 1.750 SCF/STB

ºAPI Menor a 40

Boi Menor de 2 resBL/STB

HC Pesados Más del 20%

Colores Muy oscurosNegroMarrón

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ACEITE VOLATILPr

esió

n

Temperatura

24

ACEITE VOLATIL

El aceite volátil es un tipo de hidrocarburo líquido con más componentes intermedios y livianos que un aceite negro. En Colombia el campo Cusiana tiene este tipo de crudo en su yacimiento.

El gas que sale del aceite volátil se llama Gas Retrógrado.

GORi 2.000 – 3.200 SCF/STB

ºAPI Mayor a 40

Boi Mayor de 2 resBL/STB

HC Pesados Entre 12,5% y 20%

Colores MarrónNaranjaVerde

25

GAS RETROGRADOPr

esió

n

Temperatura

26

GAS RETROGRADO

Es un Hidrocarburo gaseoso por encima de la presión critica, y a medida que la presión disminuye condensa líquido en el yacimiento, pero dicho líquido se evapora nuevamente.

GORi Más de 3.200 SCF/STB

ºAPI Más de 57

Boi ------

HC Pesados Entre 4% y 12,5%

Colores MarrónNaranjaVerdeBlanco

27

GAS HÚMEDOPr

esió

n

Temperatura

28

GAS HÚMEDO

Es un Hidrocarburo que existe como Gas durante toda la vida en el yacimiento, pero condensa líquido en los separadores superficie.

Las propiedades del gas en el yacimiento no son las mismas que en superficie. El condensado es rico en hidrocarburos intermedios y se les conoce como productos de planta (GPM).

GORi Más de 50.000 SCF/STB

ºAPI Más de 57

Boi ------

HC Pesados Entre 0,7% y 4,0%

Colores Blanco

29

GAS SECOPr

esió

n

Temperatura

30

GAS SECO

El gas seco contiene principalmente Metano y algunos hidrocarburos intermedios. Se llama gas seco por que no tiene suficientes hidrocarburos pesados para condensar.

GORi ------

ºAPI ------

Boi ------

HC Pesados

Menos de 0,7%

Colores ------

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COMPOSICION TIPICA DE LOS FLUIDOS DE YACIMIENTOCOMP. ACEITE

NEGROACEITE

VOLÀTILGAS CONDENSADO GAS RICO GAS SECO

C1 48,83 64,36 87,07 95,85 86,67

C2 2,75 7,52 4,39 2,67 7,77

C3 1,93 4,74 2,29 0,34 2,95

C4 1,60 4,12 1,74 0,52 1,73

C5 1,15 3,97 0,83 0,08 0,88

C6 1,59 3,38 0,60 0,12

C7+ 42,15 11,91 3,80 0,42

MWC7+ 225 181 112 157

GOR 625 2000 18200 105000 -

ºAPI DE TANQUE 34.3 50,1 60,8 54,7 -

LÌQUIDO COLOR

PesadoNegro

MedioNaranja

Liviano AguaBlanco

-

32

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS Y CRITERIOS PARA DIFERENCIAR EL TIPO DE FLUIDOS EN

YACIMIENTOS

ACEITE NEGRO ACEITE VOLÀTIL GAS RETROGRADO GAS RICO GAS SECO

Producción inicial relación gas-líquido

< 1.750 1.750- 3.200 > 3.200 > 15.000 100.000

Gravedad °API de líquido inicial en el tanque

< 45 > 40 > 40 Por encima de 70 No hay líquidos

Color de líquido en el tanque

Oscuro Colores claros Colores más claros Transparente No hay líquidos

EN EL CAMPO

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CLASIFICACION DE YACIMIENTOS Y CRITERIOS PARA DIFERENCIAR EL TIPO DE FLUIDOS EN

YACIMIENTOSEN EL LABORATORIO

ACEITE NEGRO ACEITE VOLÀTIL GAS RETROGRADO

GAS RICO GAS SECO

Cambio de fase en el yacimiento

Punto de burbuja

Punto de burbuja

Punto de Rocío No hay cambio de

fase

No hay cambio de fase

% molar del heptano plus

> 20 % 20-12,5 < 12,5 < 4 < 0,7

Factor volumétrico de formación del aceite en el punto de burbuja

< 2,0 > 2,0 -- -- --

34

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS Y CRITERIOS PARA DIFERENCIAR EL TIPO DE FLUIDOS EN YACIMIENTOS

35

FIN COMPORTAMIENTO DE FASES