Tipos de Fluidos Hidrocarburos
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1
UNIDAD IICOMPORTAMIENTO DE FASES
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE YACIMIENTO
JULIO CESAR PEREZ A.
2
CONTENIDOCOMPORTAMIENTO DE FASES FASE
SUSTANCIA PURAMEZCLA DE 2 COMPONENTES
DIAGRAMAS PT 5 FLUIDOSACEITE NEGRO
ACEITE VOLATIL
GAS RETROGRADO
GAS HUMEDO
GAS SECOCLASIFICACIONES
3
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
12
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
17
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
23
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 ------
31
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
33
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