TEMA # 1PROPIEDADES DEL GAS NATURAL

COMPOSICION

Gas Natural: Mezcla de hidrocarburos de la serie parafnica con algunas impurezas.Ecuacin general de los componentes: CnH2n+2Componente principal es el Metano: CH4

Otros componentes: Etano : C2H6 Propano : C3H8 Butano : C4H10 Pentano : C5H12 Hexano : C6H14 Heptanos y Superiores

COMPOSICION - IMPUREZAScido Sulfhdrico:H2SNitrgeno: N2Dixido de Carbono: CO2Helio y Gases raros Gas seco = Metano > 90%Gas hmedo = Metano < 90%Ismeros: Butanos y superiores forman ismeros por la forma de unin de los tomos de carbn.

LEY DE LOS GASES IDEALESUn gas ideal es un fluido en el que:

El volumen ocupado por las molculas es pequeo con respecto al volumen ocupado por el fluido total.

Las colisiones intermoleculares son enteramente elsticas, sin prdida de energa en la colisin.

No existen fuerzas atractivas o repulsivas entre las molculas.

La base para describir el comportamiento ideal de los gases viene dada de la combinacin de las llamadas leyes de los gases ideales

LEY DE BOYLEBoyle observ experimentalmente que el volumen de un gas ideal es inversamente proporcional a la presin absoluta, si la temperatura del gas es constante.

Reagrupando:

LEY DE CHARLESLa ley de Charles expresa en sus dos partes:A Presin Constante, el volumen variar directamente con la temperatura absoluta, expresada en la ecuacin:

Reagrupando:

LEY DE CHARLES

A Volumen Constante, la presin absoluta varia con la temperatura absoluta, expresada en la ecuacin:

Reagrupando:

LEY DE AVOGADRO

La Ley de Avogadro propone que dos gases diferentes con volmenes iguales en las mismas condiciones de presin y temperatura tienen el mismo nmero de molculas, cuyo valor es: 2.733x1026 molculas.La cual permite obtener una relacin entre el volumen y la cantidad de gas expresada en moles. La ley de Avogadro en forma de ecuacin tiene la forma de:

ECUACION DE ESTADO PARA GASES IDEALESLa ecuacin de estado para un gas ideal se puede deducir de una combinacin de las leyes de Boyle, Charles y Avogadro:Donde:P= Presin absoluta, psiaV= Volumen ft3T= Temperatura absoluta oRn= nmero de moles, lb-molR= Constante universal de los gases ideales= 10.73 psia x ft3/lb-mol x oREc.1.1La ecuacin 1.1, ha sido comprobado experimentalmente que esta ecuacin solo es aplicable a gases a bajas presiones, cercanas a la atmosfrica.

ECUACION DE ESTADO PARA GASES IDEALESEl valor de la constante R, depende del sistema de unidades adoptadoEl numero de lb-mol de un gas, n es igual a la masa de gas dividido por el peso molecular del gas, la ley del gas ideal puede ser expresada como:Donde:m= masa de gas, lbM= Peso molecular del gas, lb /lb-molEc.1.2

MEZCLA DE GASES IDEALESDebido a que el ingeniero petrolero trabaja con mezcla de gases, las leyes que gobiernan el comportamiento de mezcla de gases ideales sern presentadosLEY DE DALTON.- La presin ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones ejercidas por sus componentes, esta presin ejercida por cada componente es conocida como su presin parcial. La presin ejercida por cada componente de la mezcla, se determina con la ecuacin de gas ideal.De acuerdo a la Ley de Dalton, la presin total es la suma de las presiones parciales:

MEZCLA DE GASES IDEALESLa relacin de la presin parcial ejercida del componente i, Pi, con la presin total de la mezcla p, esDonde yi, es definido como la fraccin molar del componente i, en la mezcla de gas. Por lo tanto, la presin parcial de un componente de una mezcla de gas ideal es el producto de su fraccin molar por la presin total.

MEZCLA DE GASES IDEALESLEY DE AMAGAT: El volumen total ocupado por una mezcla de gas es igual a la suma de los volmenes que cada componente ocupara a la misma presin y temperatura. Esta ley es correcta solo si la mezcla y los componentes obedecen la Ley de gas ideal. El volumen parcial ocupado por cada componente pude ser calculado usando la ecuacin de gas ideal.De acuerdo a la Ley de Amagat, el volmen total es:

MEZCLA DE GASES IDEALESLa relacin del volumen de i componente con el volumen de la mezcla es:Esta ecuacin indica que para un gas ideal la fraccin de volmen de un componente es igual a la fraccin molar de ese componente por volumen total.

DENSIDAD DEL GAS IDEALLa densidad es definido como la masa por unidad de volumen de una sustancia, la ecuacin para estimar la densidad del gas a cualquier presin y temperatura es: Donde:rg=Densidad del gas, lb/ft3Ec.1.3

PESO MOLECULAR APARENTEUna de las principales propiedades del gas que es de inters frecuente para el ingeniero es el peso molecular aparente. Si yi representa la fraccin molar de un componente i, en una mezcla de gas. El peso molecular aparente es definido matemticamente con la siguiente expresin.Donde:Ma= Peso molecular aparente de una mezcla de gasyi= fraccin molar del componente i en la mezclaMi= Peso molecular del componente i en la mezclaEc. 1.4

VOLUMEN ESTANDAREl volumen estndar, es definido como el volumen de gas ocupado por una lb-mol de gas a condiciones estndar de 14. 7 psia y 60 oF. Reemplazando en la ecuacin de gas ideal y despejando V:Donde:Vsc= Volumen estndar, scf/lb-molTsc= Temperatura Estndar, oRpsc= Presin Estndar, psiaEc. 1.5

DENSIDAD DE MEZCLA DE GASLa densidad de una mezcla de gas es calculada por simplemente reemplazando el peso molecular de un componente puro en la Ec. 1.3 con el peso molecular aparente de la mezcla de gas para dar:Ec. 1.6Donde:rg=Densidad de la mezcla de gas, lb/ft3Ma= Peso Molecular Aparente

VOLUMEN ESPECIFICOEs definido como el volumen ocupado por una masa unitaria de gas. Para un gas ideal, esta propiedad puede ser calculada por:Ec. 1.7Donde:rg=Densidad de la mezcla de gas, lb/ft3v= Volumen especfico, ft3/lb

GRAVEDAD ESPECIFICA DEL GASLa gravedad especfica del gas est definida como la relacin de la densidad del gas con la densidad del aire, ambos densidades son medidas a la misma presin y temperatura, Comnmente a Psc y Tsc.Asumiendo que el comportamiento de la mezcla de gas y el aire, estn descritas por la ecuacin de gas ideal, la gravedad especfica puede ser dada como sigue:Ec. 1.8

GRAVEDAD ESPECIFICA DEL GASPor lo tanto la gravedad especfica del gas es:Donde:g g= Gravedad especfica del gasMa= Peso molecular aparente del gas lb/lb-molMaire= Peso molecular aparente del aire=28.97Ec. 1.9

ECUACION DE ESTADO PARA GASES REALESLa ley de gases reales es simplemente la relacin Presin Volumen, descrita por la ley de gas ideal, modificada por un factor de correccin que toma en cuenta el comportamiento no ideal de un gas a alta presiones y temperaturas, la ley de gas real es::Donde: z es adimensional y se lo denomina factor z, factor de compresibilidad o factor de desviacin del gas real.Ec. 1.10

Factor de compresibilidad zSe la define como la relacin que existe entre el volumen ocupado por un gas natural a una determinada presin y temperatura con respecto al volumen ocupado por el mismo gas a la misma presin y temperatura pero comportndose como un gas idealLa determinacin de z f(presin, temperatura y composicin del gas) se realiza experimentalmente en laboratorio sobre muestras de gas de reservorio y mediante correlaciones.

Grafico de z en funcin de presin y temperatura constante

Propiedades Pseudocriticas del Gas NaturalCOMPOSICION CONOCIDA:Cuando la composicin del gas es conocida, diferentes reglas han sido propuestas para determinar las propiedades criticas del gas.1) REGLA DE LA MEZCLA DE KAYKay propuso la siguiente regla de la mezcla para calcular las propiedades pseudos criticas de las mezclas de hidrocarburos.Ec. 1.11Ec. 1.12

Propiedades Pseudocriticas del Gas Natural2) REGLA DE LA STEWART-BURKHARDT VOO (SBV).Las reglas de mezclado de Stewart y colaboradores, requieren que la composicin del gas sea conocida, Esta regla de Stewart provee mayor exactitud aunque requiere mas clculos:Ec. 1.13Ec. 1.14

Por lo tanto se puede deducir que:Ec. 1.15Ec. 1.16Propiedades Pseudocriticas del Gas Natural

Propiedades Pseudocriticas del Gas NaturalCOMPOSICION DESCONOCIDA:1.- Mtodo Grfico. En caso donde la composicin del gas natural no esta disponible, las propiedades pseudo criticas Ppc y Tpc, pueden ser calculadas con la gravedad especfica del gas.

CALCULO DE Ppc y Tpc con GRAVEDAD ESPECIFICA

Propiedades Pseudocriticas del Gas Natural2.- CORRELACION DE STANDINGStanding expres esta correlacin grafica en las siguientes formas matemticas:Para gas natural:Ec. 1.17Ec. 1.18Para gas condensado: Ec. 1.19Ec. 1.20

Correccin por ImpurezasLos gases naturales frecuentemente contienen otros componentes, como nitrgeno, dixido de carbono y sulfuro de hidrgeno.

Los gases pueden ser dulces o amargos dependiendo de la cantidad de sulfuro de hidrgeno, se considera amargo si un gas contiene 1 gramo de H2S por 100 pies cbicos.

Concentracin de hasta 5 % de estos componentes no hidrocarburiferos no afectara la exactitud, cuando existen concentraciones altas de componentes no hidrocarburiferos en las mezclas de gas. causa errores del orden del 10% en calculo de z,

Correccin por ImpurezasMTODO DE WICHERT AZIZDesarroll una correlacin para tomar en cuenta los efectos del CO2 y H2S.Esta ecuacin usa un factor de correccin, para ajustar las propiedades pseudo criticas de temperatura y presin:Ec. 1.21Ec. 1.22Donde:Tpc= Temperatura pseudo critica, oRPpc= Presin pseudo critica, psia.Tpc= Temperatura pseudo critica corregida, oRPpc= Presin pseudo critica corregida, psia.B= Fraccin molar de H2S, en la mezcla de gas

Correccin por ImpurezasDonde el coeficiente A, es la suma de la fraccin molar H2S y CO2 en la mezcla de gas.Ec. 1.24= Factor de ajuste de la temperatura critica que tiene la siguiente formula:Ec. 1.23

Correccin por ImpurezasMTODO CORRECCION DE CARR-KOBAYASHI-BURROWS(1954) Propuso un procedimiento simplificado para ajustar las propiedades pseudo criticas de los gases naturales cuando componentes no hidrocarburiferos estn presentes. Las propiedades pseudo criticas pueden ser ajustadas usando las siguientes expresiones.Ec. 1.25Ec. 1.26Donde:Tpc= Temperatura pseudo critica, oRPpc= Presin pseudo critica, psia.Tpc= Temperatura pseudo critica ajustada, oRPpc= Presin pseudo critica corregida, psia.yCO2= Fraccin molar de CO2, en la mezcla de gasyH2S= Fraccin molar de H2S, en la mezcla de gasyN2= Fraccin molar de N2, en la mezcla de gas

Correccin para gases con peso molecular altoEc. 1.13Ec. 1.14Correlacin de Sutton (1954): Observ que grandes desviaciones occurren en el calculo de z para gases con concentracines altas de heptano plus. El mostr que la regla de mezclado de Kay, no deberian ser usado para determinar las propiedades pseudo criticas para reservorios de gas con gravedades especificas mayores que el 0.75.Paso 1: Calcular los parmetros J y K:

Correccin para gases con peso molecular altoEc. 1.27Ec. 1.28Paso 2: Calcular los parmetros Fj, Ej y Ek con las siguientes ecuaciones:

Ec. 1.29Donde:yC7+=Fraccin molar del C7+Tc= Temperatura critica del C7+, oR.Pc= Presin critica del C7+, psia.

Correccin para gases con peso molecular altoEc. 1.30Ec. 1.31Paso 3: Ajustar los parmetros J y K, aplicando los factores, Ej y Ek con las siguientes ecuaciones:

Ec. 1.32Paso 4: Calcular las temperaturas y presiones pseudo criticas con las siguientes ecuaciones:

Ec. 1.33

Propiedades Pseudo reducidasLa presin pseudo reducida de un fluido se define como la presin actual del fluido dividida entre su presin pseudo crtica, esto es:Donde:Ppr= Presin pseudo reducidaP= Presin actual del gas naturalPpc= Presin pseudo critica del gas naturalEc. 1.34

Propiedades Pseudo reducidasLa temperatura pseudo reducida de un fluido se define como la temperatura actual del fluido dividida entre su temperatura pseudo crtica, esto es:Donde:Tpr= Temperatura pseudo reducidaT= Temperatura actual del gas naturalTpc= Temperatura pseudo critica del gas naturalEc. 1.35

Factor de Compresibilidad z1. GRAFICO DE STANDING & KATZ: Con los valores de presin pseudo reducida se ingresa por la parte inferior de la grafica y se sube hasta interceptar las temperatura pseudo reducida y se lee el valor de z.

Mtodo de Standing and Katz

CORRELACION DE HALL & YARBOROUGHLa ecuacin de Hall y Yarborough (1973), desarrollada usando la ecuacin de estado de Starling Carnahan:Donde:Ppr= Presin Pseudo reducidat= recproco de la temperatura reducida (Tpc/T)Y= Densidad reducida Ec. 1.36

CORRELACION DE HALL YARBOROUGHLa densidad reducida de la ecuacin, se calcula con la siguiente expresin: Ec. 1.37Donde:La solucin de esta ecuacin se puede realizar por cualquier mtodo de iteracin o procesos repetitivos. Para realizar la iteracin damos valor a (Y) hasta que la funcin F(Y) =0 o razonablemente prximo a cero

VOLUMEN ESPECIFICO Y DENSIDAD DEL GAS PARA GAS REALEc. 1.38Donde:v= Volumen especfico, ft3/lbrg=Densidad de la mezcla de gas, lb/ft3Ec. 1.39

Compresibilidad del gas, cgEl conocimiento de la variabilidad de la compresibilidad del fluido con la presin y temperatura es esencial para llevar a cabo muchos clculos de ingeniera de reservorios.

Por definicin la compresibilidad isotrmica del gas es el cambio de volumen por cambio de presin en forma de ecuacin.Donde cg= Compresibilidad del gas isotrmica, 1/psiDe la ecuacin de estado de gas real:Diferenciando la ecuacin con respecto a la presin a Temp. constante:Ec. 1.40

Compresibilidad del gas, cgSustituyendo en la Ec. 1.40 produce la siguiente relacin:Ec. 1.41

Compresibilidad del gas, cgPara un gas ideal, z=1 y , por lo tanto:Ec. 1.42La Ec. 1.41 puede ser expresada en trmino de presin y temperatura pseudo reducidas, reemplazando p con (Ppc Ppr)

Multiplicando la anterior ecuacin por Ppc tendremos:

Ec. 1.43

Compresibilidad del gas, cgEl trmino cpr es llamado la compresibilidad isotrmica pseudo reducida, y es definida por la relacinDonde: cpr = Compresibilidad isotrmico pseudo reducida cg = Compresibilidad isotrmica del gas, psi-1Ppc=Presin pseudo critica, psi

Ec. 1.44Valores , puede ser calculada de la pendiente de la isoterma

Tpr en el grfico de factor z de Standing & Katz.

Factor de Volmen del Gas, BgRelaciona el volumen de gas evaluado a condiciones de reservorio y el volumen del mismo gas a condiciones standard ( Psc=14.7 psia y Tsc= 60 oF). Generalmente se expresa en pies cbicos o barriles de volumen en el reservorio por pie cbico de gas en las condiciones normalesDonde: Bg= Factor de volumen del gas, ft3/scf Vp,T=Volumen de gas a presin y temperatura, ft3Vs.c.=Volumen de gas a condiciones estandard, scfEc. 1.45

Factor de Volumen del Gas, BgEn condiciones normales, la misma masa de gas ocupa el volmenReemplazando en la ecuacin del factor volumtrico del gas:Simplificando tenemos:De acuerdo a la ecuacin de estado de los gases reales, el volumen de una determinada masa de gas m, equivalente a un nmero de moles n, es dada a condiciones de reservorio por:

Factor de Volmen de Gas, BgAsumiendo Psc= 14.7 psia, Tsc=520 oR y Zsc= 1, tenemos:En unidades de campo, el factor de volumen de gas Bg, puede ser expresado en bbl/scf:Ec. 1.46Ec. 1.47

Factor de Volmen de Gas, BgY Tambin puede ser expresado en bbl/Mscf:Ec. 1.48El reciproco del factor de volumen del gas es llamado el factor de expansin del gas y est designado con el smbolo Eg:Ec. 1.49En unidades de campo:Ec. 1.50Ec. 1.51

VISCOSIDAD DEL GAS

La viscosidad de un fluido es una medida de la resistencia al flujo que presenta el gas durante su produccin y transporte.

La viscosidad del gas, no es comnmente medido en laboratorio porque esta puede ser estimada precisamente mediante correlaciones empricas.

La viscosidad es una funcin de la temperatura, presin y composicin del gas.

VISCOSIDAD DEL GASLa viscosidad del gas natural disminuye a medida que la presin declina, las molculas se separan a bajas presiones por lo que las molculas se pueden mover mas fcilmente.

La figura tambin muestra que a bajas presiones la viscosidad del gas se incrementa a medida que se incrementa la temperatura sin embargo a altas presiones la viscosidad disminuye a medida que se incrementa la temperatura.

VISCOSIDAD DEL GAS1. Correlacion de Carr Kobayashi-Burrows

Paso 1. Calcule las propiedades pseudo criticas de presin y temperatura, el peso molecular aparente de la gravedad especfica o de la composicin del gas natural.

Correcciones a las propiedades pseudo criticas por la presencia de CO2, N2 y H2S, deben realizarse si estn presentes en concentraciones mayores al 5% molar.

VISCOSIDAD DEL GASPaso 2. Obtener la viscosidad del gas natural a una atmsfera y a la temperatura de inters ( figura 2-5), esta viscosidad es denotada como m1, debiendo ser corregido por la presencia de componentes no hidrocarburiferos usando los grficos insertados. Donde: m1= Viscosidad del gas corregida a una atmsfera de presin y temperatura de reservorio, cp (Dm)N2 =Correccin de viscosidad debido a la presencia de N2 (Dm)CO2 =Correccin de viscosidad debido a la presencia de CO2 (Dm)H2S =Correccin de viscosidad debido a la presencia de H2S (m1)no corregida = Viscosidad del gas sin corregir, cpEc. 1.52

VISCOSIDAD DEL GASPaso 3. Calcular las propiedades pseudo reducidas de presin y temperatura.

Paso 4. A partir de la presin pseudo reducida y temperatura pseudo reducida, obtener la relacin de viscosidades (mg/m1) de la figura 2.6.

Paso 5. La viscosidad del gas, mg a la presin y temperatura de inters es calculado multiplicando la viscosidad a una atmsfera y temperatura del sistema por la relacin de viscosidad.

Ec. 1.53

VISCOSIDAD DEL GASFig. 2.520.850.00113

VISCOSIDAD DEL GASFig. 2.61.521.50

VISCOSIDAD DEL GAS2. Mtodo de Lee Gonzales y EakinDonde : mg=viscosidad del gas (cp), r=densidad del gas (lb/ft3), T= temperatura oR, Ma=peso molecular aparente del gas, lbm/ lb-molEc. 1.54Ec. 1.55Ec. 1.56Ec. 1.57

PROPIEDADES DEL PETROLEO

Gravedad del PetrleoLa densidad del petrleo est definido como la masa por unidad de volumen, es generalmente expresado como libras por pie cbico.

La gravedad especfica de un petrleo est definido como la relacin de la densidad del petrleo con la densidad del agua, ambas densidades son medidas a 60 oF y a presin atmosfrica.Donde:go=Gravedad especfica del petrleoro=Densidad del petrleo, lb/ft3 rw=Densidad del agua, lb/ft3

Ec. 1.58

Gravedad del PetrleoLa densidad del agua es aproximadamente 62.4 lb/ft3 :

Aunque la densidad y gravedad especfica son usadas ampliamente en la industria del petrleo, la gravedad API es la escala de gravedad preferida.

La gravedad API, est relacionada con la gravedad especfica con la siguiente relacin:Las gravedades API de los petrleos varian desde 47 API para petrleos livianos hasta 10 API para petrleos pesados.

Ec. 1.59

Gravedad especifica del gas en solucinLa gravedad especfica del gas en solucin gg, es descrita por un promedio de peso de las gravedades especificas del gas separado de cada separador.

Donde:n= nmero de separadoresRsep=Relacin gas petrleo del sepador, scf/STBgsep=gravedad del gas de separador Rst=Relacin gas petrleo de tanque, scf/STBgst=gravedad del gas de tanque

Ec. 1.60

Solubilidad del Gas, RsLa solubilidad del gas, Rs, es definido como el nmero de pies cbicos de gas que se disuelve en un barril de petrleo en el tanque de almacenamiento a cierta presin y temperatura.La solubilidad de un gas natural en el petrleo est en funcin de la presin, temperatura, gravedad API y gravedad del gas.Ec. 1.61

Solubilidad del Gas, RsComo la presin es reducida desde Pi hasta Pb, no se forma gas del petrleo consecuentemente la solubilidad del gas permanece constante a su mximo valor de Rsb.A presiones menores que la Pb, el gas en solucin es liberado y el valor de Rs disminuye con la presin.

Solubilidad del Gas, RsCORRELACIN DE STANDING:En 1947 propuso una correlacin grfica para determinar la solubilidad del gas en funcin de la presin, gravedad especfica del gas, gravedad API y temperatura del sistema. En 1981 expres su su correlacin grfica en forma matemtica:Donde:T= Temperatura, oRp=Presin del sistema,psiagg=gravedad especifica del gas en solucinDonde:Ec. 1.62

Solubilidad del Gas, RsCORRELACIN DE VASQUEZ & BEGGS:En 1980, presentaron una correlacin emprica mejorada para estimar Rs, basados en la gravedad del petrleo los datos medidos fueron divididos en dos grupos. Esta divisin fue hecha a un valor de 30 API.Valores para los coeficientes son los siguientes:Ec. 1.63

CoeficienteAPI30C10.03620.0178C21.09371.1870C325.724023.931

Solubilidad del Gas, RsDonde: g gs=gravedad del gas a presin de separador Tsep= Temperatura del separador actual, oRp sep=Presin del separador actual, psiaDonde:Ec. 1.64

Solubilidad del Gas, RsDonde, es un numero correlativo y est definido por:Correlacin de Glaso:En 1980, propuso una correlacin para calcular la solubilidad del gas como una funcin de la gravedad API, presin, temperatura y gravedad especifica del gas.Con:Ec. 1.65

Solubilidad del Gas, RsCorrelacin de Marhoun:En 1988, desarroll una correlacin para calcular la solubilidad del gas:Donde: g g=gravedad especifica del gas g o= gravedad especifica del petrleo de tanque T= Temperatura del sistema, oR a, b, c, d y e= Coeficientes de la ecuacina=185.843208b=1.877840c=-3.1437d=-1.32657e= 1.398441Ec. 1.66

Solubilidad del Gas, RsCorrelacin de Petrosky Farshad:En 1993, usaron un software de regresin mltiple no lineal y propusieron la siguiente correlacin:Con:Donde: T= Temperatura del sistema, oR p= Presin, psiaEc. 1.67

Presin de punto de burbuja, PbLa presin de punto de burbuja pb, de un hidrocarburo es definido como la mxima presin a la cual la primera burbuja de gas es liberado del petrleo.

Las correlaciones estn esencialmente basadas sobre las suposicin de la presin de punto de burbuja es una fuerte funcin de-,

Presin de punto de burbuja, PbCon:Correlacin de StandingEn una forma matemtica, Standing (1981) present la siguiente correlacin:Correlacin de Standing debe ser usado con precaucin en presencia de componentes no hidrocarburiferos en el sistema:Donde: Pb= Presin del punto de burbuja, psia T= Temperatura del sistema, oREc. 1.68Ec. 1.69

Presin de punto de burbuja, PbCon:Correlacin de Vasquez & BeggsEn una forma matemtica (1981) present la siguiente correlacin:Donde: g gs=gravedad del gas a presin de separador, dada por la Ec.1.64Ec. 1.70

CoeficienteAPI30C127.62456.18C20.9143280.84246C311.17210.393

Presin de punto de burbuja, PbDonde Pb*, est definido por:Correlacin de GlasoEn 1980, propuso la siguiente expresin:Donde: g g=gravedad del gas Rs= Solubilidad del gas pcs/STB T= Temperatura del sistema, oR a, b, c= Coeficientes de la ecuacina=0.816b=0.172c=-0.989Ec. 1.71Ec. 1.72

Presin de punto de burbuja, PbCorrelacin de MarhounEn 1988, propuso la siguiente expresin:Donde: g g=gravedad especifica del gas g o= gravedad especifica del petrleo en tanque T= Temperatura del sistema, oR a, b, c, d y e= Coeficientes de la ecuacina=5.38088 x 10-3b=0.715082c=-1.87784d=3.1437e= 1.32657Ec. 1.73

Presin de punto de burbuja, PbCorrelacin de Petrosky FarshadLa ecuacin para solubilidad del gas de Petrosky Farshad, puede ser derivada para la presin de punto de burbuja.Donde el parmetro de correlacin x, es definido por :Ec. 1.74

PRACTICO # 5Pruebas de separador fueron llevados a cabo en una muestra de petrleo. Los resultados de la prueba en trminos de la relacin gas petroleo y gravedad especfica de los gases separador son mostrados: Calcular la gravedad especifica del gas separado.

Separador #Presin,psig Temp oFRGPscf/STBGrav. Esp. Del GasPrimario6601507240.743Intermedio751102020.956Tanque de almacenamiento060581.296

Factor de Volumen del Petrleo, BoSe define como la relacin del volumen de petrleo ( ms el gas en solucin) a la temperatura y presin de reservorio con el volumen de petrleo medido a las condiciones superficiales.Donde: Bo= Factor de volumen del petrleo, bbl/STB (Vo)p,T= Volumen de petrleo bajo p y T de reservorio, bbl (Vo)p,T= Volumen de petrleo medido a condiciones estndar, STB

Factor de Volumen del Petrleo, BoA medida que la presin de reservorio disminuye de Pi a Pb, Bo aumenta debido a la expansin del petrleo en el reservorio.A Pb, el petrleo alcanza su mxima expansin y por consiguiente un mximo valor para Bo.Una reduccin de la presin debajo de la Pb, resulta en liberacin del gas, por lo que el petrleo tiene un volumen menor y por consiguiente una Bo menor. Cuando la presin es reducida a presin y temperatura atmosfrica Bo es igual a uno.

Factor de Volumen del Petrleo, BoDiferentes mtodos de predecir el factor de volumen de petrleo son presentados:Correlacin de StandingCorrelacin de Vasquez & BeggsCorrelacin de GlasoCorrelacin de MarhounCorrelacin de Petrosky & FarshadNota: Todas las correlaciones pueden ser usados para cualquier presin igual o menor que la presin de punto de burbuja.

Factor de Volumen del Petrleo, BoCorrelacin de Standing:Standing (1981), mostr que el factor de volumen del petrleo puede ser calculada con la siguiente ecuacinDonde: T= Temperatura, oR g g=gravedad especifica del gas g o= gravedad especifica del petrleo en tanque

Ec. 1.55

Factor de Volumen del Petrleo, BoCorrelacin de Vasquez & Beggs:Vasquez & Beggs (1980), present la siguiente correlacin:Donde: g gs=gravedad del gas a presin de separador, dada por la Ec.1.44Los valores de los coeficientes C1, C2 y C3 son dados como:Ec. 1.56

CoeficienteAPI30C14.677 x 10-44.670 x 10-4C21.751 x 10-51.100 x 10-5C3-1.811 x 10-81.337 x 10-9

Donde A:Correlacin de GlasoEn 1980, propuso la siguiente expresin para el clculo de Bo:Donde: g o=Gravedad especifica del petrleo en tanque T= Temperatura del sistema, oRFactor de Volumen del Petrleo, BoDonde Bob*, est definido por:Ec. 1.57Ec. 1.58Ec. 1.59

Factor de Volumen del Petrleo, BoCorrelacin de MarhounEn 1988, propuso la siguiente expresin, para calcular Bo:Los coeficientes de la ecuacin tienen los siguientes valoresa=0.742390b=0.323294c=-1.202040Donde F:Ec. 1.60Ec. 1.61

Factor de Volumen del Petrleo, BoCorrelacin de Petrosky Farshad(1993) propuso una nueva ecuacin para estimar Bo:Donde: g o=Gravedad especifica del petrleo de tanque T= Temperatura del sistema, oREc. 1.62

Compresibilidad del petrleo, co

Por definicin la compresibilidad isotrmica de una sustancia es el cambio de volumen por cambio de presin , se representa:Para un sistema de petrleo, el coeficiente de compresibilidad isotrmica de la fase de petrleo co es definida para presiones encima del punto de burbuja por una de las siguientes expresiones.Ec. 1.63Donde: c o=Compresibilidad isotrmica, psi-1 r o= Densidad del petrleo lb/ft3 B o=Factor de volumen de formacin del petrleo, bbl/STB

Compresibilidad del petrleo, coA presiones debajo del punto de burbuja, la compresibilidad es definida como:Donde: B g=Factor de volumen de formacin del gas, bbl/scfHay varias correlaciones para calcular la co, a presiones encima de la presin de burbuja, ( petrleo bajo saturado )

Correlacin de Vasquez & BeggsCorrelacin de Petrosky FarshadCorrelacin de McCainEc. 1.64

Compresibilidad del petrleo, coCorrelacin de Vasquez & Beggs: Propusieron la siguiente ecuacin:Donde: T= Temperatura, oR p=Presin encima de la presin de punto de burbuja, psia Rsb= Solubilidad del gas a la presin de punto de burbuja.g gs=gravedad del gas a presin de separacin.Ec. 1.65

Compresibilidad del petrleo, coCorrelacin de Petrosky & Farshad: Propusieron una relacin para calcular co para sistemas de hidrocarburos bajo saturados.Donde: T= Temperatura, oR p=Presin encima de la presin de punto de burbuja, psia Rsb= Solubilidad del gas a la presin de punto de burbuja.Ec. 1.66

Compresibilidad del petrleo, coCorrelacin de McCain:Para presin debajo del punto de burbuja, McCain y colaboradores propusieron la siguiente relacin:Donde el parmetro A, es calculado por la siguiente ecuacin:Los autores sugieren que la exactitud de la anterior ecuacin puede ser mejorada si se conoce la pb , por lo que mejoraron la ecuacin del parmetro A:Ec. 1.67Ec. 1.68Ec. 1.69

Factor de Volumen del Petrleo para petrleos bajo saturadosCon el incremento de presin encima de la presin de punto de burbuja, Bo decrece debido a la compresin del petrleo.Para tomar en cuenta los efectos de la compresin del petrleo sobre Bo, primero se calcula el Bo a la presin de punto de burbuja por lo mtodos previamente descritos.El Bo calculado luego es ajustado usando el coeficiente de compresibilidad isotrmica expresada en trminos de factor de volumen de petrleo: Ec. 1.70La relacin anterior puede ser ordenada e integrada para producir:

Factor de Volumen del Petrleo para petrleos bajo saturadosIntegrando y ordenando tenemos:Ec. 1.72Donde: Bo= Factor de volumen de petrleo a la presin de inters, bbl/STB Bob= Factor de volumen de petrleo a la presin de burbuja, bbl/STB P= Presin de inters, psia. Pb= Presin de punto de burbuja, psia.La correlacin de compresibilidad del petrleo de Vasquez & Beegs y de Petrosky Farshad pueden ser incorporadas en la Ec. 1.72:Ec. 1.71

Factor de Volumen del Petrleo para petrleos bajo saturadosPara la ecuacin de Vasquez & Beggs:Ec. 1.74Donde:Ec. 1.73

Factor de Volumen del Petrleo para petrleos bajo saturadosPara la ecuacin de Petrosky Farshad:Ec. 1.74Donde:Ec. 1.73

VISCOSIDAD DEL PETROLEO, moA medida que la presin decrece, la mo inicialmente decrece debido a la expansin del petrleo hasta alcanzar la Pb.A medida que la presin decrece por debajo de la Pb, la mo aumentar debido al gas liberado del lquido, el incremento se debe a que se remueve los componentes ligeros del lquido.

La viscosidad en general, es definida como la resistencia interna del fluido al flujo.mo=f (T, p, go, go, Rs)

VISCOSIDAD DEL PETROLEO, moViscosidad de Petrleo Saturado: Es definida como la viscosidad del petrleo a la presin de punto de burbuja y temperatura del reservorio.Viscosidad de Petrleo Bajo Saturado: Es definido como la viscosidad del petrleo a presin encima del punto de burbuja y temperatura de reservorio. Viscosidad de Petrleo Muerto: Es definido como la viscosidad del petrleo a presin atmosfrica ( no hay gas en solucin) y temperatura del sistema.De acuerdo a la presin, la viscosidad del petrleo puede ser clasificado en tres categoras.

Viscosidad De Petrleo Muerto, modCorrelacin de Beal: Ec. 1.74ConDonde: m od= Viscosidad del petrleo muerto, medido a 14.7 psia y temperatura del reservorio, cp T =Temperatura, oR

Viscosidad De Petrleo Muerto, modCorrelacin de Beggs & Robinson: Ec. 1.75Donde:

Viscosidad De Petrleo Muerto, modCorrelacin de Glaso: Ec. 1.76Donde el coeficiente a es dado por:

Viscosidad De Petrleo Saturado, mobCorrelacin de Chew Connally Ec. 1.77ConDonde: m ob= Viscosidad del petrleo a presin punto de burbuja, cp m od= Viscosidad del petrleo muerto, medido a 14.7 psia y temperatura del reservorio, cp

Viscosidad De Petrleo Saturado, mobCorrelacin de Beggs Robinson Ec. 1.78Con

Viscosidad De Petrleo Bajo Saturado, moCorrelacin de Vasquez Beggs: Ec. 1.79Con

Densidad del petrleoLa densidad del petrleo es definido como la masa por unidad de volumen a una presin y temperatura definida. Es usualmente expresada en lb/pie3. La siguiente relacin puede ser usada para calcular la densidad del petrleo a presin debajo o igual a la presin de punto de burbuja. Ec. 1.80Donde: g o=gravedad especifica del petrleo en tanqueRs= Solubilidad del gas, scf/STB r o=Densidad del petrleo, lb/pie3

Densidad del petrleoIncorporando la correlacin emprica de Standing para el calculo del factor volumtrico de petrleo, la densidad del petrleo a presin y temperatura especifica puede ser calculado con la siguiente ecuacin: Ec. 1.81Donde: g o=gravedad especifica del petrleo en tanqueT= Temperatura del sistema, oR.

Densidad del petrleoLa densidad del petrleo a presiones encima del punto de burbuja puede ser calculado con: Ec. 1.82Donde: r o=Densidad del petrleo a presin p, lb/pie3 r ob=Densidad del petrleo a presin de burbuja, lb/pie3Co= Coeficiente de compresibilidad isotrmica del petrleo, psi-1

Densidad del petrleoLas correlaciones de compresibilidad Co de Vasquez Beggs y de Petrosky Farshad pueden ser incorporadas a la ecuacion 1.82 para dar:Para la ecuacion de Co de Vasquez Beggs: Ec. 1.83Donde:

Densidad del petrleoPara la ecuacion de Co de Petrosky Farshad: Ec. 1.84Donde: