TERMODINÁMICA APLICADA A LA INGENIERÍA PETROLERA

Dra. María Dolores Andrade Gregori

Jueves 13, Octubre 2011

INSTITUTO SUPERIOR DE CIENCIAS Y TECNOLOGIAS APLICADAS, HABANA CUBA

FUNDAMENTOS Y PROPÓSITOS DE LA TERMODINÁMICA PARA INGENIEROS

MÉTODO DE LA TERMODINÁMICA

OBJETIVOS DE ESTUDIO:

• Comportamiento de los fluidos reales puros y algunas de las correspondientes fuentes de datos.

• Métodos de estimación de propiedades físicas.• Modelos matemáticos que relacionan las

propiedades de las sustancias puras.• Aplicación de los diagramas de fase en la

interpretación de yacimientos de petróleo.

CAMBIO DE ESTADO DE AGREGACION

VARIABLES DE ESTADO(Propiedades físicas para fluidos puros)

Diagrama de fases P-V-T

DIAGRAMA DE FASE P-V-T

DIAGRAMA DE FASES P-T

DIAGRAMA DE FASE P-V(Punto Crítico)

DIAGRAMA DE FASE P-T(Fluido supercrítico)

DIAGRAMA Presión-Entalpía- composición o calidad de la mezcla

PUNTO CRÍTICO

(-273= ° C)

Características de los fluidos supercríticos

ECUACIÓN DE ESTADO DEL GAS IDEAL

Hipótesis de Van Der Waals para gases reales

ECUACIONES VIRIALES

EVALUACIÓN DEL SEGUNDO COEFICIENTE VIRIAL

Ecuaciones de

estado

APLICACIÓN DE LA TERMODINÁMICA

(Nombre del trabajo)

Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007

Por posicionamiento en diagrama de fases P-T y trayectoria de la presión del yacimiento.

TIPOS DE YACIMIENTOS DE ACUERDO AL DIAGRAMA DE FASES:

Aceite Negro

Aceite Volátil

Gas y Condensado

Gas Húmedo

Gas seco

Diagrama de fases P-T para HC

TIPOS DE YACIMIENTOS• YACIMIENTOS DE GAS SECO: La mezcla de hidrocarburos permanece

en fase gaseosa tanto en el subsuelo como en la superficie (a cualquier presión a una temperatura mayor que la temperatura cricondentérmica de la mezcla) Transformación A-A1

• YACIMIENTOS DE GAS HÚMEDO: Producen líquido en superficie al pasar la mezcla por el separador generando relaciones gas –líquido.

Transformación A-A2

• YACIMIENTOS DE GAS CONDENSADO o DE PUNTO DE ROCÍO:

Presentan condensación retrograda en el yacimiento a presiones por debajo de la presión de rocío y temperaturas entre la crítica y la cricondentérmica de la mezcla. Transformación B-B1-B2

• YACIMIENTO DE ACEITE VOLÁTIL: Cuando el aceite negro se encuentra muy cercano al punto crítico.

(Nombre del trabajo)

Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 YACIMIENTO DE ACEITE NEGRO:

Formados por una variedad de especies químicas que incluyen moléculas largas, pesadas y no volátiles. Cabe mencionar, que el término de aceite negro no implica que dicho aceite sea necesariamente negro. Este tipo de fluido del yacimiento se le conoce como aceite crudo

ACEITE NEGRO

PUNTO CRÍTICO

SEPARADOR

Línea de puntos de rocíoPresión del

yacimiento

Temperatura (°F)

Presió

n(lb/pg

2 abs)

(Nombre del trabajo)

Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 YACIMIENTO DE ACEITE VOLÁTIL:

Contienen, pocas moléculas pesadas y mayor cantidad de moléculas intermedias (definida como etano, propano, butanos, pentanos y hexanos) comparados con aceites negros.

Los aceites volátiles también se conocen como aceites crudos cercanos al punto crítico.

ACEITE VOLATIL

PUNTO CRÍTICO

Temperatura (°F)

Pres

ión(lb/pg

2 abs)

Presión del yacimiento

SEPARADOR

% de líquido

Línea de puntos de rocío

(Nombre del trabajo)

Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 YACIMIENTO DE GAS Y CONDENSADO:

Condiciones de yacimiento el fluido se encuentra en estado gaseoso y presenta un comportamiento retrógrada

(Nombre del trabajo)

Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 YACIMIENTO DE GAS HUMEDO:

Con este tipo de fluidos, al líquido que se obtiene a condiciones superficiales se denomina condensado y al gas del yacimiento, algunas veces, se le conoce como gas y condensado.

La palabra húmedo en gases húmedos no significa que el gas es húmedo con agua, esto se refiere al líquido hidrocarburo que se condensa a condiciones de superficie.

PUNTO CRÍTICO

Temperatura (°F)

Pre

sió

n(lb/pg2abs)

GAS HÚMEDO

SEPARADOR

2

1Presión del yacimiento

% de líquido

(Nombre del trabajo)

Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 Base Operativa SERAP ReformaEvaluación Enero-Abril 2007 YACIMIENTO DE GAS SECO:

Indica que el gas no contiene suficientes moléculas de hidrocarburos pesados para forma hidrocarburos líquidos a las condiciones de presión y temperatura de superficie. Sin embargo comúnmente se condensa algo de agua en la superficie.

BIBLIOGRAFÍA

• Gonzálo Rojas. “Ingeniería de Yacimientos de Gas Condensado” 2da edición 2008. Colombia

• Kirillin V.A. “Termodinámica Técnica”. 2000 Editorial MIR• Moran Shapiro. “Termodinámica Técnica” Tomo 1. 2002• Eduardo Partida. “Físico-química de salmueras e

hidrocarburos en cuencas petroleras” Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana

• Perry Robert “Manual del Ingeniero Químico” Sexta Edición tomo 1, 2001