JULIO CÉSAR PÉREZ ANGULO

JULIO CÉSAR PÉREZ ANGULO
COMPORTAMIENTO DE FASES JULIO CÉSAR PÉREZ ANGULO PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO

CONTENIDO FASE SUSTANCIA PURA IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE FASES
PRESIÓN Y TEMPERATURA CRÍTICA DIAGRAMA DE FASE GRÁFICA DE COX PUNTO DE BURBUJA Y PUNTO DE ROCIO MEZCLADE DOS COMPONENTES PUNTO CRÍTICO PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/TERMINOLOGÍA BÁSICA

CONTENIDO TEMPERATURA CRICONDENTÉRMICA PRESIÓN CRICONDENBÁRICA
CONDENSACIÓN RETROGRADA MEZCLA DE TRES COMPONENTES DIAGRAMAS TERNARIOS CLASIFICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/TERMINOLOGÍA BÁSICA

FASE GAS LÍQUIDO SÓLIDO Define a alguna parte homogénea y físicamente distinta de un sistema, la cual es separada de las otras partes del sistema por algún límite definido. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Fuente: Westerninlet.ca
UN SISTEMA DE TRES FASES FASE El hielo, agua líquida y vapor de agua son tres fases. Tiene límites definidos entre: El hielo y el agua. El hielo y el vapor de agua El agua líquida y el vapor de agua. SÓLIDA GASEOSA LÍQUIDA Fuente: Fuente: ntrzacatecas.com/ Fuente: Westerninlet.ca PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SUSTANCIA PURA Es una sustancia que tiene una composición química fija. N2 Aire Sí una mezcla es homogénea también es sustancia pura. Sustancias puras PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SUSTANCIA PURA Mezcla de fases de una sustancia pura es una sustancia pura SIEMPRE QUE la composición química de las fases sea la misma. AGUA AIRE Vapor Vapor Líquido Líquido Sustancia pura NO ES Sustancia pura PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE FASES
Determinar las condiciones de T y P para las cuales las diferentes fases pueden existir. (Diagrama de fases). PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

PRESIÓN Y TEMPERATURA CRÍTICA
PRESIÓN CRÍTICA 𝑷 𝑪 : La presión por encima de la cual el liquido y el gas no pueden coexistir a pesar de la temperatura. TEMPERATURA CRÍTICA 𝑻 𝑪 : La temperatura por encima de la cual, el gas no puede ser licuado a pesar de la presión aplicada. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMA DE FASE PARA UNA SUSTANCIA PURA Sólido Líquido Gas T C
Línea de punto de fusión T C Línea de presión de vapor Tc Pc TEMPERATURA PRESIÓN Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMA DE FASE SISTEMA DE UN COMPONENTE S+L Líquido L+V Sólido Vapor
Pc Patm Pv3 Líquido L+V Presión Pv2 Sólido Pv1 Vapor S+V Punto de fusión T3 Tc T1 T2 Punto de ebullición Temperatura Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

GRRÁFICA DE COX La presión de vapor de la mayoría de los hidrocarburos es trazada como línea recta en el grafico de COX. El punto en cada línea de presión de vapor indica el punto crítico. Fuente: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

GRRÁFICA DE COX Metano Etano propano Butano Pentano Heptodecano Hexano Heptano Octano Nonano Decano Undecano Dodecano Tridecano Terrodecano Pentodecano Hexodecano 13 Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SUSTANCIA PURA VAPORIZACIÓN DE UNA SUSTANCIA PURA A T CONSTANTE
Hg removido. Gas y Líquido presentes. 𝑃=𝑃 𝑣 Hg removido. Celda llena de gas. Todo el líquido vaporizado. P ˂ 𝑃 𝑣 Hg removido. Más gas y menos líquido presentes. 𝑃=𝑃 𝑣 Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SUSTANCIA PURA DIAGRAMA DE FASE TÍPICO DE UNA SUSTANCIA PURA, CON DOS LÍNEAS DE EXPANSIÓN ISOTÉRMICA: Línea de punto de fusión T C Línea de presión de vapor Tc P1 TEMPERATURA PRESIÓN 4 1 2 1-2-3debajo de TC 4-5 encima de TC Pv 3 P3 5 Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SUSTANCIA PURA DIAGRAMA P vs V DE UNA SUSTANCIA PURA MOSTRANDO DOS ISOTERMAS 1 4 5 3 Líquido y gas Líquido Gas P1 Pv P3 Punto de Burbuja Punto de Rocio PRESIÓN VOLUMEN ESPECÍFICO 1-3 debajo de TC 4-5 encima de TC Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SUSTANCIA PURA DIAGRAMA P vs V DE UNA SUSTANCIA PURA L í q u i d Vapor
Punto de Burbuja Punto de Rocío Curva de Punto de Rocío Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

PUNTO DE BURBUJA Y ROCIO
Punto 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. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

PUNTO DE BURBUJA Y PUNTO DE ROCIO
El punto de burbuja y el punto de rocío están indicados en los cambios agudos en la 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. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

MEZCLA DE DOS COMPONENTES
El ingeniero de petróleos trabaja con un sistemas de muchos componentes. Sin embargo, es importante observar las diferencias en el comportamiento de fases entre las mezclas de dos componentes y las sustancias puras. Región Retrograda A N C B M D Punto de burbuja PRESIÓN Punto de rocio E 20 40 60 80 100 TEMPERATURA PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Línea del punto de Burbuja
MEZCLA DE DOS COMPONENTES Punto Crítico Gas Líquido Vol. % Liquido P1 Pb Pd P2 1 2 100 75 50 25 PRESIÓN TEMPERATURA Línea del punto de Rocío Línea del punto de Burbuja DIAGRAMA DE DOS COMPONENTES Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

El comportamiento de una mezcla de dos componentes es más complejo que el de una sustancia pura. En el diagrama de fase de una mezcla la parte donde dos fases coexisten, no es una línea sino una región. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

A la presión P1 la mezcla es líquida, el líquido se expande hasta que la presión alcanza el punto es conocido como de burbuja, Pb. La definición de punto crítico como se usa para una sustancia pura, no se puede aplicar a una mezcla de dos componentes. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

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. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Líquido C Gas Vol. % Liquido 100 75 50 25 PUNTO CRÍTICO LINEAS DE PUNTO DE BURBUJA LINEAS DE PUNTO DE ROCIO 𝐂 𝐀 PRESIÓN Línea del punto de Burbuja 𝐂 𝐁 Línea del punto de Rocío TEMPERATURA Fuente: McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

PUNTO CRÍTICO Es el punto en el cual la línea de punto de rocío y de burbuja se juntan. O es el punto en el cual todas las propiedades del líquido y del gas llegan a ser idénticas PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMA DE FASE PARA MEZCLAS DE METANO Y ETANO. 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Δ DATOS IGT O DATOS IGT %CH4 %C2H4 1 Δ 100,00 ……… 2 97,50 2,50 3 92,50 7,50 4 84,16 14,84 5 70,00 30,00 6 50,02 49,98 7 30,02 68,98 8 14,98 85,02 9 5,00 95,00 10 100 ----- ---- Punto crítico de la curva 5 6 4 7 8 3 9 2 10 1 PRESIÓN, psia -260 -240 -220 -200 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 20 40 60 80 100 TEMPERATURA, °F Fuente: AHMED, Tarek. Hydrocarbon Phase Behavior. Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 1989. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS DE FASE PARA MEZCLAS DE DOS COMPONENTES La figura muestra datos de fase para ocho mezclas de metano y etano, entre las líneas de presión de vapor del etano puro y metano puro. La línea a trazos representa los puntos críticos del domo de mezclas de metano y etano. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Fuente: AHMED, Tarek. “Hydrocarbon Phase Behavior”.
MEZCLA DE DOS COMPONENTES DIAGRAMAS DE FASE PARA MEZCLAS DE DOS COMPONENTES El domo de saturación de cada una de las mezclas se encuentra entre las líneas de presión de vapor de las dos sustancias puras Las presiones críticas de la mezcla se encuentran por encima de las presiones críticas de los dos componentes puros. Fuente: AHMED, Tarek. “Hydrocarbon Phase Behavior”. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

TEMPERATURA CRICONDENTÉRMICA
La temperatura más alta en el domo de saturación es llamada cricondentérmica. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

PRESIÓN CRICONDENBÁRICA
Máxima presión en la cual coexisten equilibradamente la fase líquida y la fase gaseosa. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Línea del punto de Burbuja
CRICONDENBÁRICA Y CRICONDENTÉRMICA Vol. % Liquido P1 Pb Pd P2 100 75 50 25 Línea del punto de Rocío Línea del punto de Burbuja CRICONDENBÁRICA PRESIÓN CRICONDENTÉRMICA Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids. TEMPERATURA PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CONDENSACIÓN RETROGRADA
Para una sustancia pura una disminución en la presión causa un cambio de fase de líquido-gas en la línea de presión de vapor. En el caso de un sistema de dos componentes al disminuir la P ocasiona un cambio de fase de líquido a gas a T por debajo de la 𝑇 𝑐 . PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Ocurre a temperaturas entre la crítica y la cricondentérmica. Una situación retrógrada similar ocurre cuando la T es cambiada a P constante entre la presión crítica y la presión cricondenbárica. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Vol. % Liquido P1 100 75 50 25 Línea del punto de Rocío Línea del punto de Burbuja 1 LÍQUIDO A medida que P disminuye del punto 2 al 3, la cantidad de liquido disminuye. P2 2 Luego la línea del punto de rocío es cruzada nuevamente y el sistema vuelve a ser gas. PRESIÓN GAS 3 P3 TEMPERATURA Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMA P vs V PARA UNA MEZCLA DE DOS COMPONENTES
Líquido PRESIÓN Líquido y Gas Punto de Burbuja Gas Punto de Rocío VOLUMEN ESPECIFICO Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

EJERCICIO Hallar la temperatura critica y cricondentérmica para composición de 77,09% de etano y 22,91% de heptano, la presión critica y presión cricondenbarica para 58,51% de etano y 41,29% de heptano. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

EJERCICIO RESPUESTA 440K 450k 7,6MPa 8MPa PRESIÓN, MPa TEMPERATURA, K
No. Etano Heptano % Mol 1 100 0,0 2 96,85 3,15 3 88,71 11,29 4 77,09 22,91 5 58,51 41,29 6 26,54 73,46 7 17,9 82,1 8 10,12 89,99 9 4,05 95,95 10 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Línea de temperatura cricondentérmica 4 3 5 2 PRESIÓN, MPa 1 6 Etano 7 8 9 10 𝐴 1 𝐴 2 𝐵 5 𝐴 3 𝐴 4 𝐵 4 Heptano 𝐵 3 𝐴 5 𝐵 1 𝐵 2 RESPUESTA 440K 450k 7,6MPa 8MPa 250 300 350 400 450 500 550 600 TEMPERATURA, K PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMA P vs V PARA UNA MEZCLA DE N-PENTANO Y N-HEPTANO
Punto Crítico O,1 O,2 O,3 O,4 Línea del punto de rocío Línea del punto de burbuja 200 300 400 454°F 450°F 425°F 400°F 350°F 300°F Presión, psia Volumen Especifico, 𝒇𝒕 𝟑 /lb Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

EJERCICIO Hallar el volumen del punto de roció y el volumen del punto de burbuja para una mezcla de 47,6 % en peso de n-pentano y 52,3% de n-heptano, para una temperatura de 425°F PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids
SOLUCIÓN Diagrama P Vs V mostrando un domo con isotermas para una mezcla de 47,6 % en peso de n-pentano y 52,3% de n-heptano. Punto Crítico O,1 O,2 O,3 O,4 Línea del punto de rocío Línea del punto de burbuja 200 300 400 454°F 450°F 425°F 400°F 350°F 300°F Presión, psia Volumen Especifico, 𝒇𝒕 𝟑 /lb RESPUESTAS 0,4 𝑝𝑖𝑒 3 /𝑙𝑏𝑚 1,8 𝑝𝑖𝑒 3 /𝑙𝑏𝑚 Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado)
DIAGRAMA DE COMPOSICIONES Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

EJERCICIO Determine las composiciones y cantidades de gas y liquido formados por una mezcla de 3 lbmol con 60% de metano y 40 % de etano para una presión de 55 Psia y con una temperatura de 40°F PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SOLUCIÓN 100 90 80 70 32°F 60 Presión, Psia 50 40 -40°F 30 100°F 20 10 150°F 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Composición, % en mol de metano Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

COMPOSICION DE GAS EN PORCENTAJE MOLAR
SOLUCIÓN COMPONENTE COMPOSICION DE GAS EN PORCENTAJE MOLAR COMPOSICION DE LIQUIDO EN PORCENTAJE MOLAR METANO 75 35 ETANO 25 55 TOTAL 100 Fraccion del gas = 60−35 75−35 = =0,625 0,625 lbmol del gas/lbmol de mezcla PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Fraccion del liquido= 75−60 75−35 = 15 40 =0,375
SOLUCIÓN Fraccion del liquido= 75−60 75−35 = =0,375 0,375 lbmol de liquido/lbmol de mezcla Cantidad de gas =0,625×3=1,65 lbmol de gas Cantidad de liquido =0,375×3=1,125 lbmol de líquido PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

MEZCLA DE TRES COMPONENTES
Fuente: El diagrama de fase composicional para mezclas de tres componentes debe ser dibujado de manera que la composición de los tres componentes pueda ser expuesta. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS Cada vértice del triángulo corresponde al 100% de cada componente. Se representa usualmente en términos de la fracción molar o el porcentaje molar PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS La convención usual es graficar el componente liviano en la cima y el componente pesado en la parte baja izquierda. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS El punto 1 representa el componente puro B.
Componente A 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. 5 6 3 2 7 1 Componente C 4 Componente B Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS USO DE LOS DIAGRAMAS
El uso mas común de los diagramas ternarios está en el análisis de desplazamientos miscibles. Fuente: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS C1 Línea enlazante de equilibrio
El diagrama muestra la fase de un aceite sintético mezclado con dióxido de carbono El aceite es graficado como una mezcla de dos componentes, (metano y todos los otros constituyentes como el otro componente). Vapor saturado Líquido saturado C2 CO2 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

El dióxido de carbono es el tercer componente del diagrama.
DIAGRAMAS TERNARIOS CO2 Otra técnica separa el aceite en dos seudo-componentes. Uno contiene todos los componentes de 12 átomos de carbono. 75°F 1300 psia EL otro contiene todos los componentes de 13 átomos de carbono. El dióxido de carbono es el tercer componente del diagrama. Composición del aceite C13 C2-C12 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS DIAGRAMA DE FASE DE TRES COMPONENTES La línea de punto de rocío está situada en la parte superior de la zona de saturación. La línea de punto de burbuja está situada en la parte inferior de la región de saturación. Las líneas enlazantes de equilibrio son rectas pero no horizontales. Metano 0,8 GAS 0,2 2 0,4 0,6 1 0,4 Línea de punto de rocio 0,6 2 FASES 0,2 0,8 3 Línea de punto de burbuja LÍQUIDO n-pentano 0,8 0,6 0,4 Propano 0,2 Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS ANALISIS DE UNA MEZCLA DE TRES COMPONENTES
(1) Los puntos están a la presión atmosférica donde toda la mezcla es gas. (2) Toda la mezcla de propano y metano es gas Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

(3) A la presión de vapor del propano 380 psia, las líneas de burbuja y de rocío convergen en el 100% de propano. (4) El metano, propano y el metano, n-pentano exhiben comportamiento de dos fases. Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

(5) Las líneas de burbuja y rocío se intersectan en el lado del metano, propano en el diagrama de la composición de los tres componentes. (6) La composición de las mezclas tiene un punto crítico a 1500 psia y 160 F. Solo la mezcla metano n-pentano están comportándose en dos fases. Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

DIAGRAMAS TERNARIOS ANALISIS DE UNA MEZCLA DE TRES COMPONENTES Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) (7) Y (8) A medida que la presión aumenta el lado de las dos fases disminuye, hasta que la presión critica de la mezcla metano, n-pentano es alcanzada. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

EJERCICIO Determine las composiciones y cantidades de gas y liquido en equilibrio cuando 6 lb-mol de una mezcla de: 50% molar de metano 15% molar de propano 35% molar de n-pentano Son traídas a equilibrio a 160°F y 500 psia PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

SOLUCIÓN 1. La composición en el diagrama ternario para la temperatura y la presión dada. Metano P=500psia T=160°F GAS 0,8 0,2 2 0,6 0,4 Línea de punto de rocio 1 0,4 0,6 Tie line 0,2 0,8 Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) Línea de punto de burbuja 3 LÍQUIDO n-pentano Propano 0,8 0,6 0,4 0,2 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

12 % molar de n-pentano 100 % molar
SOLUCIÓN 2. Leer la composición del gas equilibrio en el punto donde el Tie-line por el punto 1 se conecta con la línea del punto de rocío. Punto 2 14 % molar de propano 12 % molar de n-pentano 100 % molar PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

70 % molar de n-pentano 100 % molar
SOLUCIÓN 3. Leer composición del líquido equilibrio en el punto donde tie-line a través del punto 1 se conecta con la línea del punto de burbuja. Punto 3. 13 % molar de metano 17 % molar de propano 70 % molar de n-pentano 100 % molar PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

4. Calcular la fracción de la mezcla de
SOLUCIÓN 4. Calcular la fracción de la mezcla de 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑔𝑎𝑠= 0,65 𝑝𝑢𝑙 1,07 𝑝𝑢𝑙 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑔𝑎𝑠=0,607 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒𝑔𝑎𝑠 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑦𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑙𝑔𝑎𝑠 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠= 0, 𝑙𝑏 𝑚𝑜𝑙 =3,6 𝑙𝑏 𝑚𝑜𝑙 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

5. El cálculo de la fracción de la mezcla que es líquido
SOLUCIÓN 5. El cálculo de la fracción de la mezcla que es líquido 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜= 0,42 𝑝𝑢𝑙 1,07 𝑝𝑢𝑙 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜=0,393 𝑙𝑏 𝑚𝑜𝑙 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑙𝑏 𝑚𝑜𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑦 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑡𝑦 𝑜𝑓 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑= 0, 𝑙𝑏 𝑚𝑜𝑙 =2,4 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTO
Clasificación Geológica de los Yacimientos Clasificación de Acuerdo al Punto de Burbuja Clasificación de Acuerdo al Estado de los Fluidos Clasificación de Acuerdo al Mecanismo de Producción Clasificación de Acuerdo a Variaciones del Volumen Originalmente Disponible a Hidrocarburos PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

4000 Yacimiento de petróleo Yacimiento de gas condensado Yacimiento de gas húmedo A 3500 B T=127°F 3000 Punto cricondentermico=250°F Camino seguido por el fluido producción C Punto crítico Punto de rocio B1 CRITERIOS PARA DIFERENCIAR EL TIPO DE FLUIDO DE YACIMIENTO C1 2500 Punto de burbuja Camino seguido por el fluido del yacimiento B2 Presión del Yacimiento, lpca 50% D 2000 40% 20% Volumen de líquido 1500 10% 5% A1 1000 B3 0% A2 500 50 100 150 200 250 300 350 Temperatura del Yacimiento, °F Fuente: McCain-The Properties of Petroleum Fluids (Modificado) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN GEOLÓGICA DE LOS YACIMIENTOS I. Estratigráficos: lentes de arena, cambios de facies, calizas o dolomitas porosas, cambios de permeabilidad. Fuente: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN GEOLÓGICA CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTO II. Estructurales: Fracturas en calizas o rocas ígneas, discordancias, fallamiento en areniscas, sinclinales, anticlinales, domos salinos, etc. Fuente:Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos - Freddy H. Escobar, Ph.D. Anticlinal Sinclinal Contacto gas-petróleo Roca sello Contacto petróleo-agua Roca reservorio Fuente: Roca madre PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN GEOLÓGICA CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTO III. Combinados: Hace referencia a las posibles combinaciones que se presenten entre estructurales y estratigráficos. Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos. Colombia: Universidad sur Colombiana. Fuente: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL PUNTO DE BURBUJA SUBSATURADOS: Yacimientos cuya 𝑃 𝑖 es mayor que la P en el punto de burbuja SATURADOS: Yacimientos cuya 𝑃 𝑖 es menor o igual que la P en el punto de burbuja. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Pto Crit. Aceite A E SUBSATURADO CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL PUNTO DE BURBUJA Pb Pto rocio B Presión F Aceite + Gas SATURADO C Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos. Temperatura PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL ESTADO DE LOS FLUIDOS PETRÓLEO NEGRO TIPOS DE FLUIDOS GAS SECO PETRÓLEO VOLÁTIL GAS HÚMEDO GAS CONDENSADO PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL ESTADO DE LOS FLUIDOS El método de muestreo, el tipo y tamaño del equipo de superficie. El procedimiento de cálculo para determinar el petróleo en sitio. Las técnicas de predicción, las reservas de petróleo y gas. El plan de producción y la selección del método de recobro. El tipo de fluido es un factor importante para decisiones del yacimiento, como son: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

IDENTIFICACION DEL TIPO DE FLUIDO El tipo de fluido de yacimiento solo puede ser confirmado por observación en el laboratorio. No obstante, la información de producción disponible usualmente indicará el tipo de fluido en el yacimiento. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

IDENTIFICACION DEL TIPO DE FLUIDO Tres propiedades están disponibles desde el inicio de la producción. La tasa inicial de producción gas-aceite La gravedad El color del líquido en el tanque. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

COMPOSICIÓN TIPICA EN % MOLAR DE LOS FLUIDOS DE YACIMIENTO COMPONENTE ACEITE NEGRO ACEITE VOLÀTIL GAS 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 2.000 18.200 - °API DE TANQUE 34,3 50,1 60,8 54,7 LÍQUIDO COLOR Pesado Negro Medio Naranja Liviano Agua Blanco PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Pyto, Tyto Pto Crit. Pto Crit. Gas seco Pto Crit. Gas húmedo Según el estado de los fluidos Pto Crit. Gas condensado PRESIÓN Petróleo volátil Pto Crit. Crudo asfalténico Petróleo negro Psep, Tsep TEMPERATURA Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

LOS MISMOS HIDROCARBUROS
COMPORTAMIENTO DE FASES DE DIFERENTES MEZCLAS CON DIFERENTES PROPORCIONES DE LOS MISMOS HIDROCARBUROS 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 PRESIÓN, psia -200 -100 100 200 300 400 500 600 700 800 TEMPERATURA,°F Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

VARIACIÓN EN EL PORCENTAJE DE C7+ DE ACUERDO A LA RELACIÓN GAS PETRÓLEO INICIAL (TODOS LOS FLUIDOS)
Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

COMPORTAMIENTO DEL GOR Y LA GRAVEDAD API A TRAVÉS DEL TIEMPO
Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CRITERIOS PARA DIFERENCIAR EL TIPO DE FLUIDO DE YACIMIENTO.
Fluidos de yacimiento en el campo ACEITE NEGRO ACEITE VOLÀTIL GAS RETROGRADO GAS RICO GAS SECO Producción inicial relación gas-líquido < 1.750 > 3.200 > Gravedad °API de líquido inicial en el tanque < 45 > 40 Por encima de 70 No hay líquidos Color de líquido en el tanque Oscuro Colores claros Colores más claros Transparente PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CRITERIOS PARA DIFERENCIAR EL TIPO DE FLUIDO DE YACIMIENTO.
Análisis de laboratorio ACEITE NEGRO ACEITE VOLÀTIL GAS RETROGRADO GAS RICO GAS SECO Cambio de fase en el yacimiento Punto de burbuja Punto de Rocío 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 < 20 % > 20 -- PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL MECANISMO DE PRODUCCIÓN
En general la producción de los yacimientos se debe a los siguientes mecanismos: 1. Hidráulico, cuando se presenta agua proveniente de un acuífero adyacente. 2. Capa de gas (No hay distribución uniforme de los fluidos) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

Pto Crit. Aceite A E 3. Gas en Solución (línea B-C). Los fluidos gaseosos ayudan a producir la fase líquida cuando el gas intenta liberarse del seno del crudo. Subsaturado Pb Pto rocio B Presión F Aceite + Gas Saturado C Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos. Temperatura PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

4. Expansión líquida y de roca (hasta el punto de burbuja) Línea A-B. 5. En yacimientos gasíferos se tiene depleción o expansión gaseosa (línea D-E-F). PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

6. Gravedad o segregación gravitacional, el cual es común en yacimientos con espesor considerable con buena comunicación vertical o en yacimientos de alto buzamiento que el gas migre a la parte superior. GAS PETRÓLEO AGUA 40° 7. Combinado PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A VARIACIONES DEL VOLUMEN
I. Volumétricos. Cuando no existe un acuífero adyacente al yacimiento (yacimiento cerrado). II. No volumétricos. El volumen disponible a hidrocarburos se reduce por la intrusión de agua procedente de un acuífero aledaño. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES MECANISMOS DE PRODUCCIÓN
P de yto GOR Wp Eficiencia Otros Expansión líquida y roca Declina rápida y continuo Pi > Pb Permanece bajo y cte No, excepto alto Sw 1-10 % Prm. 3 % Gas en solución 1o. Alto, incrementa y cae 5-35 % Prm. 20 % Requiere bombeo temprano Capa de gas Cae lenta y continuo Crece cont. En formaciones inclinadas Despreciable 20-40 % Prm. 25% o > Ruptura temprana de gas indica m Empuje de agua Permanece alta. P depende de caudal Permanece bajo si P es alta Pozos bajos tienen Wp que crece 35-80 % Prm. 50 % N de BM crece si We = 0 Segregac. gravitacional Bajo en form. poco inclinado. Alto en form. inclinadas 40-80 % Prm. 60 % PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

INFLUENCIA DE LOS MECANISMOS DE PRODUCCIÓN EN EL RECOBRO DE PETRÓLEO
100 80 60 40 20 Presión del yacimiento, %Presión Original 10 20 30 40 50 60 Eficiencia de recobro,%OOIP Fuente: ESCOBAR MACUALO, Fredy Humberto. Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

BIBLIOGRAFÍA AHMED, Tarek. Hydrocarbon Phase Behavior. Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 1989. CAMPBELL, John. M, “Gas Conditioning and Processing. Volumen 1: The Basic Principles”, Seventh Edition, Campbell Petroleum Series, Norman (Oklahoma), 1992. CARROLL, John. “Natural Gas Hydrates: A Guide for Engineers”. Gulf Professional Publishing PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

BIBLIOGRAFÍA ESCOBAR MACUALO, F. H. “ Fundamentos de Ingeniaría de yacimientos”. Editorial Universidad Surcolombiana. McCAIN, William. D., “ The Properties of Petroleum Fluids”. Second Edition, Tulsa, Oklahoma Pennweell Publishing Company, 1990. R. C. Reid, J. M. Prausnitz and B. E. Poling; "The Properties of Gases and Liquids"; 4ª ed., McGraw-Hill, New York 1987. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

PREGUNTAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO
PRIMERA UNIDAD/COMPORTAMIENTO DE FASES

FIN DE COMPORTAMIENTO DE FASES
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JULIO CÉSAR PÉREZ ANGULO

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