1. 1. INTEGRATES: GARNICA BARAHONA BETTY HERRERA ESCOBAR DADWIN KICAO FLORES SONIA OQUENDO MAURICIO SILVIA QUENTA GONZALES VICTOR VALDA BARRIENTOS B. CAROLINA
2. 2. Como El Petrleo Y El Gas Natural Son Producidos De Los Reservorios, Estos Son Susceptibles A Una Serie De Cambios De Presin, De Temperatura Y De La Composicin. Tales Cambios Afectan El Comportamiento Volumtrico Y De Transporte De Estos Reservorios Y, Consecuentemente, Los Volmenes De Petrleo Y Gas Producidos. El Comportamiento De Fases Es Usado Para Seleccionar
3. 3. DEFINICIONES: FASE Una Parte Homognea De Un Sistema Que Es Fsicamente Distinta Y Separada De Otras Partes Del Sistema Por Limites Bien Definidos. Es Una Porcin Del Sistema Que Tiene Propiedades Intensivas Homogneas Y Estn Rodeados De Una Superficie Fsica. Las Fases Son Slido, Lquido Y Gas. LAS FASES MAS IMPORTANTES QUE SE CUBREN EN UN RESERVORIO SON: FASE LIQUIDA: PETRLEOS O CONDENSADOS FASE GASEOSA :GASES NATURALES Con Cambios De Presin Y Temperatura Algunos De Estos Hidrocarburos Simples Pasan De Una Fase A Otra En Forma Parcial O
4. 4. DEFINICIONES Las Fases Tienen Propiedades Que Pueden Ser Intensivas O Extensivas. LAS PROPIEDADES INTENSIVAS Son Independientes De La Cantidad De Materia, Como La Densidad, El Factor De Compresibilidad. LAS PROPIEDADES EXTENSIVAS Son Dependientes De La Cantidad De Materia, Como El Volumen Y La Masa. LA TEMPERATURA Representa La Medida Fsica De La Energa Cintica De La Molculas De Un Determinado Material En Este Caso Los Hidrocarburos. LA PRESIN Es Una Reflexin Del Nmero De Veces Que Las Molculas Del Material Colisionan Con Las Paredes Del Recipiente Que Los Contiene, En Este Caso La Roca Reservorio. LAS FUERZAS INTERMOLECULARES Son Aqullas Relacionadas Con La Atraccin O Repulsin Entre Molculas Del Material
5. 5. DIAGRAMA DE FASES Los elementos qumicos y las sustancias formadas por ellos salvo algunas excepciones, pueden existir en tres estados diferentes: slido, lquido y gaseoso en dependencia de las condiciones de presin y temperatura en las que se encuentren y esto se debe bsicamente a las fuerzas intermoleculares. El diagrama que representa el trnsito entre estos estados, se conoce como
6. 6. DIAGRAMA DE FASES Definiciones : Punto triple:En este punto en la sustancia coexisten en equilibrio los tres estados, est parcialmente solida, parcialmente lquida y parcialmente gaseosa. Obsrvese que para valores de presin o temperatura mas bajas que el punto triple la sustancia en cuestin no puede existir en estado lquido y solo puede pasar desde slido a gaseoso en un proceso conocido como sublimacin. Punto crtico:El punto C indica el valor mximo de temperatura en el que pueden coexistir en equilibrio dos fases, y se denomina punto crtico. Representa la temperatura mxima a la cual se puede licuar el gas simplemente aumentando la presin. Gases a temperaturas por encima de la temperatura del punto crtico no pueden ser licuados por mucho que se aumente las presin. En otras palabras, por encima del
7. 7. DIAGRAMA DE FASES Definiciones: Punto de ebullicin El punto de ebullicin de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual coexisten en equilibrio, los estados lquido y gaseoso a determinada presin. Los diferentes puntos de ebullicin para las diferentes presiones corresponderan a la curva BC. Punto de fusin El punto de fusin de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual coexisten en equilibrio, los estados lquido y slido a determinada presin. Los diferentes puntos de fusin para las diferentes presiones corresponderan a la curva BD
8. 8. Definiciones : Puntos de Burbujeo: puntos en los cuales existe fase lquida con una parte infinitesimal de gas. Puntos de Roco: puntos en los cuales existe fase gaseosa con una parte infinitesimal de lquido. Presin Cricondenbrica: mxima presin en la cual coexisten equilibradamente la fase lquida y la fase gaseosa. Temperatura Cricondentrmica: mxima temperatura en la cual coexisten equilibradamente la fase lquida y la gaseosa. Condensacin Retrgrada: puede ser expresada desde dos pticas, la condensacin de lquido durante expansin de gas a temperatura constante o bien la condensacin de lquido durante calentamiento de gas a presin constante.
9. 9. EL OBJETIVO DEL ESTUDIO DE FASES ES LLEGAR A PREDECIR, CUANDO SE CONOCE LA COMPOSICIN CONOCES LAS CANTIDADES DE LAS FASES EN EQUILIBRIO DEL SISTEMA, A CUALQUIER PRESIN Y TEMPERATURA. EL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE FASES SE DIVIDE EN DOS PARTES GENERALES: CUALITATIVO Y CUANTITATIVO. EN EL PRIMER CASO, SE ANALIZAN LOS DIFERENTES DIAGRAMAS DE PRESIN-TEMPERATURA, P-T, PRESIN-VOLUMEN, P-V, COMPOSICIN, ETC. EN EL SEGUNDO CASO, SE DESARROLLAN FRMULAS Y MTODOS PARA CALCULAR LA COMPOSICIN Y CANTIDADES DE LAS FASES DE UN SISTEMA, A PRESIN Y TEMPERATURAS DADAS
10. 10. EL OBJETIVO DEL ESTUDIO DE FASES EL COMPORTAMIENTO DE FASE DE LOS HIDROCARBUROS DEL RESERVORIO PETRLEO-GAS NATURAL DEPENDE DE LA PRESIN, DEL VOLUMEN OCUPADO Y DE LA TEMPERATURA. ESTE COMPORTAMIENTO DE FASE SE DESCRIBE MEDIANTE MEDICIONES DE LABORATORIO COMO ANALISIS PVT. PARA COMPRENDER MEJOR EL COMPORTAMIENTO DE FASE DEL PETRLEO (MEZCLA COMPLEJA DE HIDROCARBUROS), SE COMENZAR POR DESCRIBIR EL EQUILIBRIO DE FASE DE UN HIDROCARBURO PURO, DE UNA MEZCLA BICOMPONENTE Y DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES.
11. 11. HIDROCARBURO PURO SI EL VOLUMEN OCUPADO POR ETANO SE AUMENTA, DESLIZANDO EL PISTN, LA PRESIN DISMINUYE HASTA QUE APARECE LA PRIMERA BURBUJA DE GAS (ESTE ES EL PUNTO DE BURBUJA) AUMENTOS POSTERIORES EN EL VOLUMEN NO ORIGINAN CAMBIOS EN LA PRESIN, SOLO SE VAPORIZA MS LIQUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE. ESTA SITUACIN SE MANTIENE HASTA LA TOTAL VAPORIZACIN DEL LQUIDO (ESTE ES EL PUNTO DE ROCI). SI SE SIGUE AUMENTANDO EL VOLUMEN LA PRESIN DISMINUYE HIPERBLICAMENTE.
12. 12. EL COMPONENTE PURO
13. 13. EL COMPONENTE PURO: DIAGRAMA P-V
14. 14. HIDROCARBURO PURO SE MUESTRA UNA SERIE DE EXPANSIONES SIMILARES A LA DESCRITA, PERO A DIFERENTES TEMPERATURAS, LA FIGURA REPRESENTA EL DIAGRAMA TRIDIMENSIONAL PVT DEL ETANO. La figura muestra las condiciones PVT, en las que el etano forma una fase liquida, gaseosa o ambas. El conjunto de los puntos de burbuja a distintas temperaturas forma la lnea de burbuja, de igual forma la lnea de roco. Ambas se usen en el punto crtico, donde las propiedades de las fases liquida y gaseosa se asemejan. Las dos lneas, la de puntos de burbuja y la de puntos de rocio, se proyectan en el plano PT como una nica curva denominada presin de vapor, que termina en el punto crtico
15. 15. EL COMPONENTE PURO: CARACTERISTICAS A TEMPERATURA FIJA, DOS FASES COEXISTEN A LA PRESION DE VAPOR CURVA DE PUNTOS DE ROCO Y BURBUJAS COINCIDENTES EN DIAGRAMA P-T MXIMA TEMPERATURA PARA DOS FASES: TC MXIMA PRESIN PARA DOS FASES: PC Punto critico
16. 16. DIAGRAMA DE FASES-PARA SISTEMA BINARIO CUANDO APARECEN VARIAS SUSTANCIAS, LA REPRESENTACIN DE LOS CAMBIOS DE FASE PUEDE SER MS COMPLEJA. UN CASO PARTICULAR, EL MS SENCILLO, CORRESPONDE A LOS DIAGRAMAS DE FASE BINARIOS. AHORA LAS VARIABLES A TENER EN CUENTA SON LA TEMPERATURA Y LA CONCENTRACIN, NORMALMENTE EN MASA. EN UN DIAGRAMA BINARIO PUEDEN APARECER LAS SIGUIENTES REGIONES: SLIDO PURO O SOLUCIN SLIDA MEZCLA DE SOLUCIONES SLIDAS MEZCLA SLIDO - LQUIDO NICAMENTE LQUIDO, YA SEA MEZCLA DE LQUIDOS INMISCIBLES (EMULSIN), YA SEA UN LQUIDO COMPLETAMENTE HOMOGNEO. MEZCLA LQUIDO - GAS GAS (LO CONSIDERAREMOS SIEMPRE HOMOGNEO, TRABAJANDO CON POCAS VARIACIONES DA ALTITUD).
17. 17. SISTEMA BINARIO: DIAGRAMA P-T Y P-X-Y
18. 18. SISTEMAS DE DOS COMPONENTES LA PARTE CORRESPONDIENTE A LA ZONA DE VAPOR Y DE LQUIDO SON SIMILARES A LAS DE UN SOLO COMPONENTE. SIN EMBARGO, LA PARTE CORRESPONDIENTE A LA ZONA DE DOS FASES DIFIERE DE LA DE UN SOLO COMPONENTE EN EL SENTIDO QUE LA PRESIN VARIA CON EL VOLUMEN, AUMENTANDO SU VALOR A MEDIDA QUE EL SISTEMA PASA DEL PUNTO DE ROCO AL PUNTO DE BURBUJA. Temperatura Presin 2 fases x1, y1 Pa Pa PC1 PC2 T1 s T2 s T2 s T1 s 0 1
19. 19. SISTEMAS DE DOS COMPONENTES ESTO ES DEBIDO A QUE LA COMPOSICIN DEL LQUIDO Y DEL VAPOR VARA CONTINUAMENTE AL PASAR EL SISTEMA A TRAVS DE LA REGIN DE DOS FASES. EN EL PUNTO DE ROCO, LA COMPOSICIN DEL VAPOR ES PRCTICAMENTE LA COMPOSICIN DEL SISTEMA, SOLO QUE EXISTE UNA CANTIDAD INFINITESIMAL DE LQUIDO, RICO EN EL VOLTIL A MEDIDA QUE SE CONDENSA MS LQUIDO, SU COMPOSICIN CAMBIA AUMENTANDO EL COMPONENTE MS VOLTIL (Y POR CONSIGUIENTE AUMENTANDO LA PRESIN DE VAPOR) HASTA QUE LA COMPOSICIN DEL LQUIDO ES IGUAL A LA DEL SISTEMA EN EL PUNTO DE BURBUJA.
20. 20. SISTEMAS DE DOS COMPONENTES ESTUDIEMOS EL COMPORTAMIENTO DE UNA MEZCLA TAL COMO LA DE METANO Y PENTANO AL 50%. EN LA FIGURA SE MUESTRAN LAS CURVAS DE PRESIN DE VAPOR DE LOS COMPONENTES PUROS EN EL PLANO P-T
21. 21. SISTEMAS DE DOS COMPONENTES SE PARTE DE UN ESTADO LQUIDO POR ENCIMA DE LA ENVOLVENTE PUNTO A, Y SE DISMINUYE LA PRESIN. AL ALCANZAR LA CURVA DE PUNTOS DE BURBUJA, EL PUNTO A, TIENE TODAVA UNA COMPOSICIN 50 % ETANO Y 50 % PENTANO, PERO SI CONTINUA HACIA ABAJO, LAS PRIMERAS BURBUJAS DE GAS ESTARN MAS ENRIQUECIDAS EN ETANO, EL COMPONENTE MS VOLTIL. A MEDIDA QUE LA PRESIN DESCIENDA Y EL GAS SE LIBERE, EL GAS AUMENTAR SU PORCENTAJE EN PENTANO HASTA QUE SOBRE LA CURVA DE PUNTOS DE ROCIO SE RECONSTITUYA UN GAS CUYA MEZCLA ES AL 50 %. LA FORMA DE LA ENVOLVENTE VARA SI EL PORCENTAJE DE ETANO Y PENTANO NO ES DEL 50 %. Diagrama de fases para una mezcla 50 % metano y 50 % pentano.
22. 22. DIAGRAMA DE FACES-SISTEMA TERNARIO -HACIENDO VARIAR LA PRESION C3 C3 nC5 C3 C1 Gas p=14.7 psia C1 nC5 2-phase Liquid p=380 psia C3 nC5 C1 C3 2-phase Liquid p=500 psia C1 2-phase Liquid nC5 p=1500 psia 2-phase Liquid C1 nC5 p=2000 psia C1 nC5 C3 Liquid p=2350 psia
23. 23. LOS SISTEMAS DE HIDROCARBUROS QUE SE PRESENTAN NATURALMENTE EN YACIMIENTOS DE PETRLEO Y GAS, ESTN COMPUESTOS DE UNA GRAN VARIEDAD DE COMPONENTES, QUE INCLUYEN NO SLO HIDROCARBUROS DE LA SERIE PARAFINADA, SINO MUCHOS OTROS COMPONENTES DE OTRAS SERIES. EL COMPORTAMIENTO DE ESTOS SISTEMAS EN LA REGIN DE VAPOR-LQUIDO, ES MUY SIMILAR A LOS SISTEMAS BINARIOS. POR SUPUESTO, LOS DIAGRAMAS BIDIMENSIONALES DE PRESIN-COMPOSICIN Y TEMPERATURA-COMPOSICIN, YA NO SE APLICAN EN ESTOS CASOS. EL COMPORTAMIENTO DE FASES DE SISTEMAS MULTICOMPONENTES DE HIDROCARBUROS, DEPENDE DE LA COMPOSICIN Y DE LAS PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES INDIVIDUALES. LAS CARACTERSTICAS DE LOS DIAGRAMAS P-V Y P-T, SON SIMILARES A LOS DE LOS SISTEMAS DE DOS COMPONENTES.
24. 24. EN LA FIGURA SE MUESTRA EL DIAGRAMA P-T PARA UNA MEZCLA MULTICOMPONENTE CON UNA COMPOSICIN ESPECIFICA EN GENERAL. ESTOS DIAGRAMAS P-T DE MEZCLA MULTICOMPONENTE SIRVEN PARA: 1.- CLASIFICAR LOS RESERVORIOS 2.- CLASIFICAR LA PRODUCCIN NATURAL DE LOS SISTEMAS DE HIDROCARBUROS 3.- DESCRIBIR EL COMPORTAMIENTO DE FASE DE LOS SISTEMAS DE HIDROCARBUROS.
25. 25. EN GENERAL, LOS RESERVORIOS SON CONVENIENTEMENTE CLASIFICADOS EN LAS BASES DE LA UBICACIN DEL PUNTO QUE REPRESENTA LA PRESIN INICIAL DE RESERVORIO PI, Y LA TEMPERATURA T CON RESPECTO AL DIAGRAMA DE PRESIN- TEMPERATURA DEL FLUIDO DE RESERVORIO. POR LO TANTO, LOS RESERVORIOS PUEDEN SER CLASIFICADOS DENTRO DE BSICAMENTE DOS TIPOS QUE SON: RESERVORIOS DE PETRLEO. SI LA TEMPERATURA DEL RESERVORIO TR, ES MENOR QUE LA TEMPERATURA CRTICA TC, DEL FLUIDO DEL RESERVORIO. RESERVORIOS DE GAS. SI LA TEMPERATURA DEL RESERVORIO TR, ES MAYOR QUE LA TEMPERATURA CRTICA TC, DEL FLUIDO DEL RESERVORIO.
26. 26. En general si la temperatura del reservorio Tr, es mayor que la temperatura crtica Tc, del sistema de hidrocarburos, el reservorio es clasificado como un reservorio de gas natural. Sobre las bases de sus diagramas de fases y las condiciones de reservorio, los gases naturales pueden ser clasificado en Gas Condensado Retrogrado Gas Condensado Cerca al Punto Critico Gas Hmedo Gas Seco
27. 27. Considere las condiciones iniciales del reservorio de gas retrgrado, el punto 1 (fase vapor, presin encima del punto de rocio Sup.) A medida que la presin de reservorio disminuye isotrmicamente, debido a la produccin, desde el punto 1 al punto 2. Esto provoca que la atraccin entre las molculas de los componentes livianos y pesados se vayan distanciando. A medida que ocurre esto, la atraccin entre las molculas de componentes ms pesados sea ms efectiva y asi el lquido empiece a condensarse.
28. 28. Si la temperatura del reservorio Tr est cerca de la Temperatura Crtica Tc. El comportamiento volumtrico de esta categora de gas natural es descrita a travs de la declinacin de presin isotrmica (lnea 1-3). Debido a que las lneas de calidad convergen en el punto crtico, una rpida restitucin de lquidos ocurrir inmediatamente debajo del punto de roco mientras la presin es reducida al punto 2. Este comportamiento puede ser justificado por el hecho de que varias lneas de calidad son cruzadas muy rpidamente por una reduccin de presin isotrmica.
29. 29. Se muestra la curva de encogimiento de liquido para reservorios de gas condensado cerca al punto critico. En el punto donde los lquidos cesan de restituir y empieza a encogerse otra vez, el reservorio va de la regin retrgrada a la regin normal de vaporizacin.
30. 30. La temperatura del reservorio Tr, est por encima de la cricondenterma Tct de la mezcla de HC.. El fluido de reservorio permanecer siempre en la regin de fase vapor a medida que el reservorio es depletado isotrmicamente, a lo largo de la lnea vertical A-B. Mientras el gas producido fluye hacia la superficie, sin embargo, la presin y la temperatura del gas declinar. Si el gas entra a la regin de dos fases, una fase lquida condensar fuera del gas y es producido en los separadores de superficie. Por tal razn nunca se integran las dos fases en reservorio (solo gas)
31. 31. Los reservorios de gas hmedo son caracterizados por las siguientes propiedades Relacin gas petrleo entre 60000 y 100000 scf/STB Gravedad del petrleo en tanque, mayor 60 oAPI El lquido es color blanco agua. A condiciones de separador caen en la regin de las dos fases Metano entre 75 y 90 % mol
32. 32. La mezcla de HC existe como gas en el reservorio y en las facilidades de superficie. El nico lquido asociado con el gas de un reservorio de gas seco es el agua.. Usualmente un sistema que tiene una relacin gas-petrleo mayor que 100000 scf/STB es considerado un gas seco. El gas es mayoritariamente metano (% C1 >95 %)
33. 33. ALGUNAS MEZCLAS DE HIDROCARBUROS EXISTEN NATURALMENTE A UNA TEMPERATURA ENTRE LA CRTICA Y LA CRICONDERTRMICA COMO SE OBSERVA EN LA FIG. 1 (ISOTERMA ABD). A LA PRESIN DEL PUNTO A, LA MEZCLA SE ENCUENTRA EN FASE GASEOSA Y AL DISMINUIR LA PRESIN ISOTRMICAMENTE SE ALCANZA EL PUNTO DE ROCO. DENTRO DEL REA RAYADA LA DISMINUCIN DE PRESIN PRODUCE CONDENSACIN EN PARTE DE LA MEZCLA. A ESTE FENMENO SE LE LLAMA CONDENSACIN RETROGRADA ISOTRMICA, PARA DIFERENCIARLO DEL FENMENO NORMAL DONDE LA CONDENSACIN OCURRE POR COMPRESIN DEL GAS. LA ZONA DE CONDENSACIN RETRGRADA EST DELIMITADA POR LOS PUNTOS DE MXIMA TEMPERATURA DE LAS LNEAS DE ISOCALIDAD. A TEMPERATURAS ENTRE LA CRTICA Y LA CRICONDERTRMICA SE OBSERVAN (FIG. 1) DOS PRESIONES DE ROCO: RETRGRADA Y NORMAL. SIGUIENDO LA LNEA DE AGOTAMIENTO DE LA PRESIN ABD, A LA PRESIN DE ROCO RETRGRADO (B) LA CANTIDAD INFINITESIMAL DE LQUIDO SE FORMA POR UN
34. 34. Los fluidos obtenidos en superficie de estos yacimientos, son el resultado de cambios termodinmicos que sufre la mezcla original de hidrocarburos en su trayectoria desde el yacimiento hasta el sistema de separacin en la superficie. Cuatro factores fsicos controlan el comportamiento de fases de mezclas de hidrocarburos: PRESIN TEMPERATURA ATRACCIN MOLECULAR REPULSIN MOLECULAR
35. 35. La presin y la atraccin molecular tienden a mantener las molculas juntas, de esta manera, mientras mayor sean estas fuerzas mayor es la tendencia de los hidrocarburos a aumentar su densidad. Las fuerzas de atraccin molecular son directamente proporcionales a la masa de las molculas e inversamente proporcionales a la distancia entre las mismas. Temperatura y la repulsin molecular tienden a dispersar las molculas. El comportamiento regular de los hidrocarburos es el de pasar de fase gaseosa a lquida por aumento de presin y/o disminucin de temperatura y el de pasar de fase lquida a gaseosa por disminucin de presin y/o aumento de temperatura.
36. 36. ES DIFCIL IMAGINAR LA "DISOLUCIN" DE UN LQUIDO EN UN GAS A PRESIN ATMOSFRICA PUES EN EL MISMO VOLUMEN EN QUE EL GAS TIENE APENAS 1 MOLCULA, UNA FASE LQUIDA PUEDE CONTENER CIENTOS DE MOLCULAS. SIN EMBARGO EN LOS GASES A MUY ALTA PRESIN (200 MS KG/CM2) LAS DISTANCIAS MOLECULARES SON TAN PEQUEAS QUE EL GAS Y EL LIQUIDO PASAN A TENER CANTIDADES SIMILARES DE MOLCULAS POR UNIDAD DE VOLUMEN Y ES PERFECTAMENTE RAZONABLE ACEPTAR QUE UNA FASE GASEOSA EN ESAS CONDICIONES PUEDE DISOLVER MOLCULAS MS PESADAS. POR ESTO CUANDO LA PRESIN DISMINUYE POR DEBAJO DE LA PRESIN DE ROCO, LAS FUERZAS DE ATRACCIN ENTRE LAS MOLCULAS LIVIANAS Y PESADAS DISMINUYE DEBIDO A QUE LAS MOLCULAS LIVIANAS SE APARTAN MUCHO DE LAS PESADAS. YA QUE LA ATRACCIN ENTRE LAS MOLCULAS DE LOS COMPONENTES PESADOS SE HACE MS EFECTIVA PRODUCIENDO SU CONDENSACIN.
37. 37. GAS CONDENSADO - RETROGRADO Si la temperatura del reservorio Tr est entre la Temperatura Crtica Tc y la cricondenterma Tct del fluido. Considere las condiciones iniciales del reservorio de gas retrgrado, el punto 1 (fase vapor, presin encima del punto de rocio) A medida que la presin de reservorio disminuye isotrmicamente, debido a la produccin, desde el punto 1 al punto 2. Esto provoca que la atraccin entre las molculas de los componentes livianos y pesados se vayan distanciando. A medida que ocurre esto, la atraccin entre las molculas de componentes ms pesados sea ms efectiva y asi el lquido empiece a condensarse.
38. 38. GAS CONDENSADO - RETROGRADO Este proceso de condensin retrograda continua con la disminucin de presin hasta que la condensacin de liquido alcanza su mximo en el punto 3. Futura reduccin en la presin, permite que las molculas pesadas comiencen el proceso normal de vaporizacin, en el punto 4. El proceso de vaporizacin contina hasta que la presin de reservorio alcance la presin de curva de roco inferior. Esto significa que todo el lquido que se form debe vaporizarse porque el sistema es esencialmente todo vapor en el punto de roco ms bajo.
39. 39. GAS CONDENSADO - RETROGRADO Las caractersticas fsicas asociadas a este categora son: Relacin gas-petrleo entre 8000 a 70000 scf/STB. Gravedad del condensado mayor a 50 API El lquido en el tanque es usualmente es blanco agua ligeramente coloreado. La figura muestra una curva de encogimiento de lquido tpico para un sistema de condensado. En la mayora de los reservorios de gas condensado, el volumen de lquido de condensado rara vez excede ms del 15 al 19% del volumen poral.
40. 40. DE ACUERDO CON LA TEORA CINTICA, HAY UN CONTINUO PASO DE MOLCULAS DE LA SUPERFICIE DEL LQUIDO AL ESPACIO LIBRE QUE SE ENCUENTRA SOBRE L. AL MISMO TIEMPO MOLCULAS DE VAPOR REGRESAN A LA SUPERFICIE DEL LQUIDO A UNA RATA QUE DEPENDE DE LA CONCENTRACIN DEL VAPOR. A MEDIDA QUE LA CONCENTRACIN DE MOLCULAS DE VAPOR SE INCREMENTA, SE VA ESTABLECIENDO UNA CONDICIN DE EQUILIBRIO ENTRE EL LQUIDO Y EL VAPOR Y SE LLEGA A L CUANDO LA RATA DE EVAPORACIN ES EXACTAMENTE IGUAL A LA RATA DE CONDENSACIN. LA PRESIN EJERCIDA POR LA FASE VAPOR EN EQUILIBRIO CON LA FASE LIQUIDA SE CONOCE COMO LA PRESIN DE VAPOR. LA PRESIN DE VAPOR DE EQUILIBRIO DEPENDE NO SOLO DE LA TEMPERATURA SINO TAMBIN DE LA NATURALEZA DE LOS COMPONENTES Y LA COMPOSICIN EN CADA UNA DE LAS FASES.
41. 41. SE HA TOMADO UN COMPUESTO A CUYO PUNTO DE EBULLICIN, CONSTA DE DOS CURVAS QUE TERMINAN EN PUNTOS IGUALES TA O TB . LA CURVA INFERIOR CORRESPONDE A LA TEMPERATURA DE EBULLICIN DE LA MEZCLA LQUIDA EN FUNCIN DE LA COMPOSICIN DE LA FASE LQUIDA Y LA CURVA SUPERIOR A LA TEMPERATURA DE CONDENSACIN DE LA MEZCLA GASEOSA EN FUNCIN DE LA COMPOSICIN DE LA FASE GASEOSA O DE VAPOR. A LA PRIMERA SE LE CONOCE COMO LNEA DE PUNTOS DE BURBUJA MIENTRAS A LA SEGUNDA LNEA DE PUNTOS DE ROCO. EL MANEJO DE LAS CURVAS ES EL SIGUIENTE: ESTANDO EL SISTEMA LQUIDO - VAPOR EN EQUILIBRIO PARA UNA TEMPERATURA DADA T , LA COMPOSICIN DE LA FASE LQUIDA ES XA FRACCIN MOLA DEL COMPUESTO A, LA COMPOSICIN DE LA FASE GASEOSA O FASE VAPOR ES YA FRACCIN MOLAR DEL COMPUESTO A. LAS COMPOSICIONES TANTO DEL LQUIDO COMO DEL VAPOR ESTN DEFINIDAS PARA LOS PUNTOS C Y D. EL SIGNIFICADO FSICO DE ESTOS PUNTOS ES QUE LA FASE LQUIDA DE UNA COMPOSICIN XA, TIENE UNA TEMPERATURA DE EBULLICIN QUE CORRESPONDE A LA DEL PUNTO C Y EL VAPOR QUE SE EST DESPRENDIENDO EN ESE MOMENTO TIENEN UNA COMPOSICIN DADA POR EL PUNTO D O SEA YA .
42. 42. LOS DIAGRAMAS DE PUNTO DE EBULLICIN SON ESPECFICOS PARA UNA PRESIN TOTAL DEFINIDA. A MAYORES PRESIONES LA REGIN ENTRE LAS CURVAS DE LAS DOS FASES SE ESTRECHAN, COMO SE APRECIA EN LA FIGURA 6-2 PARA LA MEZCLA BINARIA BUTANO - HEPTANO. LA DETERMINACIN EXPERIMENTAL DE LAS CURVAS IMPLICA PROCESOS FSICO - QUMICOS BASTANTE COMPLICADOS; PARA ALGUNOS CASOS, DENTRO DE CIERTOS RANGOS Y CONSIDERANDO UN COMPORTAMIENTO IDEAL DE LAS SOLUCIONES SE PUEDEN DETERMINAR POR APLICACIN DE LA LEY DE RAOULT. LA LEY DE RAOULT ESTABLECE QUE PARA UNA TEMPERATURA DADA, LA PRESIN PARCIAL DE UN COMPONENTE DE UNA MEZCLA IDEAL ES IGUAL A LA FRACCIN MOLAR DE ESE COMPONENTE MULTIPLICADA POR LA PRESIN DE VAPOR EN SU ESTADO PURO A LA TEMPERATURA DADA. TOMANDO LA SOLUCIN O MEZCLA BINARIA DE LOS COMPUESTO A Y B, LAS PRESIONES PARCIALES PUEDEN
43. 43. CUALQUIER MEZCLA IDEAL O NO IDEAL, EN CADA UNA DE LAS DOS FASES PARA QUE EST EN EQUILIBRIO ES NECESARIO: TV = TL PV = PL I V = I L L i V i ff i L i L i L i i V i V i V i xff yff En resumen: Relacin fundamental Donde:
44. 44. RELACIONES DE EQUILIBRIO LQUIDO - VAPOR FUNDAMENTALES i i V i V i L i L i i x y f f K ( , , , ) L i i i i iV i K f P T x y P P K o ii i ( , ) o i i P K f P T P ( , , , ) L i i i iV i K f P T x y Relacin Fundamental: 1 Relacin General: Presiones bajas y Mezclas Reales: Presiones bajas y Mezclas Ideales: 2 Relacin General:
45. 45. 3 RELACIONES SEMIEMPRICAS: KI = F(P, T) CORRELACIN DE MCWILLIAMS: PARA HIDROCARBUROS P, EN PSIAS; T, EN R; CONSTANTES AT Y AP EN TABLA 2-4 (WANKAT) VLIDA PARA: -70 C
46. 46. 3 RELACIONES SEMIEMPRICAS: KI = F(P, T) CORRELACIN DE WHITSON Y TORP: CRITERIO DE PRESIN DE CONVERGENCIA DONDE: P = PRESIN DEL SISTEMA, PSIG (MANOMTRICA) PK = PRESIN DE CONVERGENCIA, PSIG (MANOMTRICA) T = TEMPERATURA DEL SISTEMA, R I = FACTOR ACNTRICO DEL COMPONENTE I TCI= TEMPERATURA CRTICA DEL COMPONENTE I, R PCI= PRESIN CRTICA DEL COMPONENTE I, PSIA MC7+ = PESO MOLECULAR DEL C7 + C7+ = GRAVEDAD ESPECFICA DEL C7 + A1 = 6124.3049 A2 = 2753.2538 A3 = 415.42049 Relaciones de Equilibrio Lquido - Vapor Fundamentales
47. 47. 4 MTODOS GRFICOS: GRFICOS AGA, CAMPBELL Relaciones de Equilibrio Lquido - Vapor Fundamentales ( , , )i kK f P T P
48. 48. POR ECUACIONES DE ESTADO: SEGN: SE CALCULA POR LAS EC.: REDLICH - KWONG SOAVE PENG - ROBINSON BENEDIC- WEB- RUBBIN LEE KESLER Estimacin de la Constante de Equilibrio: Ki ( , , , ) L i i i iV i K f P T x y
49. 49. COEFICIENTE DE FUGACIDAD, PARA LAS DOS FASES: REGLA DE MEZCLADO: Ki, por Ec. de Redlich - Kwong Z B A A B B B A BZZ B B iii i 1ln2)ln()1(ln ci ci i ci ci i C i ii C i ii TT PP B TT PP A BxB AxA ABZBBAZZ / / 08664.0 / / 42748.0 0)( 5.2 1 2 1 223 Mezclas que forman soluciones ideales
50. 50. SEGN LAS RELACIONES: RELACIN GENERAL: EC. CHAO- SEADER PARA P BAJAS: COEFICIENTE DE ACTIVIDAD : SE EVALA CON LAS ECS.: HILDEBRAND, PARA LA EC. DE CHAO-SEADER NRTL, PARA MEZCLAS PARCIALMENTE POLARES VAN LAAR, PARA MEZCLAS PARCIALMENTE POLARES WILSON, PARA MEZCLAS POLARES UNIFAC, PARA MEZCLAS POLARES Y NO POLARES (C. GRUPOS) UNIQUAC, PARA MEZCLAS POLARES Y NO POLARES (C. GRUPOS) Ki, para mezclas no ideales V i L ii iK P P K o ii i
51. 51. Diagrama de Fases Lquido - Vapor Mezcla Lquido - Vapor
52. 52. EJEMPLO 6-1 PARA UNA SERIE DE TEMPERATURAS, LAS PRESIONES DE VAPOR DEL BENCENO Y DEL TOLUENO SE DAN EN LA TABLA SIGUIENTE..SUPONIENDO QUE ESTOS COMPUESTOS OBEDECEN A LA LEY DE RAOULT Y QUE LA PRESIN TOTAL PARA ESTOS LQUIDOS ES DE UNA ATMSFERA ELABORAR EL DIAGRAMA DE TEMPERATURA -COMPOSICIN PARA ESTE SISTEMA.
53. 53. EQULIBRIO VAPOR-LIQUIDO SOLUCIN: SE APLICAN LAS ECUACIONES (6-4) Y (6-7) PARA DETERMINAR LAS FRACCIONES MOLARES TANTO EN LA FASE LQUIDA COMO LA FASE VAPOR. SE PARTE DE LA TEMPERATURA A LA CUAL SE REPORTAN LOS VALORES DE LOS DOS COMPUESTOS PARA 180F, PA = 811 Y PB = 314 APLICANDO LA ECUACIN ( 4-4 ) : XA PO A + (1 - XA ) PO B XA 811 + ( 1- XA ) 314 = 760 === X = 0,897 CON LA ECUACIN (6-7) :
54. 54. CALCULANDO EN FORMA SIMILAR PARA LAS DEMS TEMPERATURA OBTENEMOS LA SIGUIENTE TABLA: