PROPIEDADES DE LOS

FLUIDOS II

Correlaciones para el Calculo de la Relacin de Solubilidad de Gas en el Aceite (Rs)

Relacin de Solubilidad.- Son los pies cbicos de gas disuelto en el aceite aciertas condiciones de presin y temperatura, por cada barril de aceite en eltanque, medidos ambos volmenes a condiciones estndar.

A). Correlacin de Standing.

Rs = Relacin de solubilidad @ P Pb, pie3/BlPb = Presin de burbuja, lb/plg

2

T = Temperatura del sistema, FP = Presin del sistema, lb/plg2

g = Densidad relativa de gas

El error relativo promedio reportado para esta correlacin es del 10.0 %,comparada con los datos experimentales usados para su desarrollo.

B). Correlacin de Lasater

Mo = Peso molecular del aceite en el tanque de almacenamiento

Yg = Fraccin molar del gas en solucing = Densidad relativa del gasT = Temperatura del sistema, Rp = Presin del sistema, lb/plg

Rs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie3/Blo = Densidad relativa del aceite

C). Correlacin de Vsquez y Beggs

Rs = Relacin de solubilidad @ P Pb, pie3/BlP = Presin del sistema, lb/plg2

T = Temperatura del sistema, Rg = Densidad relativa de gas, adim.gs = Densidad relativa del gas a condiciones de separacin, adim.Psep = Presin de separacin, lb/plg

2

o = Densidad relativa del aceite, adim.

D). Correlacin de Oistein Glaso

Rs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie3/Bl

T = Temperatura del sistema en FP = Presin del sistema, lb/plg2

g = Densidad relativa de gas, adim.

E). Correlacin de Al-Marhoun

Rs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie3/Bl

T = Temperatura del sistema en RP = Presin del sistema, lb/plg2

g = Densidad relativa del gas, adim.o = Densidad relativa del aceite, adim.

F). Correlacin de Petrosky y Farshad

Rs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie3/Bl

T = Temperatura del sistema en FP = Presin del sistema, lb/plg2

g = Densidad relativa del gas, adim.

G). Correlacin de Kartoadmodjo y Schmidt

Psep = Presin del separador, lb/plg2

Tsep = Temperatura del separador, F

T = Temperatura del sistema, RRs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie3/Blgc= Densidad relativa del gas corregida a 100 psigP = Presin del sistema, lb/plg2

Correlaciones para el Calculo de la Relacin de Solubilidad de Gas en el agua (RSW)

La Relacin de Solubilidad del Gas en Agua se define como los pies cbicosde gas que puede disolverse en un barril de agua a determinadascondiciones de presin y temperatura prevalecientes en el sistema. Ambosvolmenes medidos a condiciones estndar.

A). Correlacin de McCoy.

RSWP = Relacin de solubilidad del gas en agua pura, pie3/Bl

T = Temperatura del sistema en FP = Presin del sistema, lb/plg2

Como el agua que acompaa al aceite crudo normalmente es salada,McCoy propus corregir el valor obtenido mediante:

S = Salinidad del agua, % peso

A). Correlacin de McCain.

Esta correlacin est limitada para gases secos y para un rango depresin de 1000 lb/plg en adelante.

RSWP = Relacin de solubilidad del gas en agua pura, pie3/Bl

T = Temperatura del sistema en FP = Presin del sistema, lb/plg2

Y para corregir el valor por salinidad, McCain propus la siguienterelacin:

S = Salinidad del agua, % peso

Factor de Volumen de un Lquido.- Es la relacin del volumen de un lquido, medidoa condiciones de yacimiento, con respecto al volumen de dicho lquido medido enel tanque de almacenamiento a condiciones Estndar despus de pasar por losseparadores; para el caso del aceite:

Correlaciones para el Calculo de Factores de Volumen (Bo , Bg y Bt)

Factor de volumen del Gas.- Se define como el volumen de una masa de gasmedido a presin y temperatura del yacimiento o de escurrimiento, dividido por elvolumen de la misma masa de gas medido a condiciones estndar.

Factor de volumen total.- Se define como la relacin de un volumen de aceite acondiciones estndar junto con su volumen inicial de gas disuelto a cualquierpresin y temperatura.

Para determinar el Factor de Volumen del Aceite (Bo) a presiones menoresque la presin de burbuja se pueden utilizar las siguientes correlaciones:

A). Correlacin de Standing.

Bob = Factor de volumen del Aceite @ P Pb, Bl/BlRs = Relacin de solubilidad @ P Pb, pie3/BlF = Factor de Correlacin de StandingT = Temperatura del sistema, Fo = Densidad relativa del aceiteg = Densidad relativa de gas

B). Correlacin de Vsquez y Beggs

Bo = Factor de volumen del Aceite @ P Pb, Bl/BlRs = Relacin de solubilidad @ P Pb, pie3/BlP = Presin del sistema, lb/plg2

T = Temperatura del sistema, RTsep = Temperatura de Separacin, Rg = Densidad relativa de gas, adim.gs = Densidad relativa del gas a condiciones de separacin, adim.Psep = Presin de separacin, lb/plg

2

o = Densidad relativa del aceite, adim.API = Gravedad API del aceite, adim.

C). Correlacin de Oistein Glaso

Bob = Factor de volumen del Aceite @ P Pb, Bl/BlRs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie

3/BlT = Temperatura del sistema en Fo = Densidad relativa del aceite, adimg = Densidad relativa de gas, adim.

D). Correlacin de Al-Marhoun

Bob = Factor de volumen del Aceite @ P Pb, Bl/BlRs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie

3/BlT = Temperatura del sistema en Rg = Densidad relativa del gas, adim.o = Densidad relativa del aceite, adim.

E). Correlacin de Petrosky y Farshad

Bob = Factor de volumen del Aceite @ P Pb, Bl/BlRs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie

3/BlT = Temperatura del sistema en Fg = Densidad relativa del gas, adim.o = Densidad relativa del aceite, adim.

G). Correlacin de Kartoadmodjo y Schmidt

Bob = Factor de volumen del Aceite @ P Pb, Bl/BlT = Temperatura del sistema, FRs = Relacin de solubilidad @ P Pb , pie3/Blgc= Densidad relativa del gas corregida a 100 psigPsep = Presin del separador, lb/plg2Tsep = Temperatura del separador, F

Para determinar el Factor de Volumen del Aceite (Bo) a presiones mayores quela presin de burbuja , debemos tomar en cuenta que a esas condicines laRelacin de solubilidad es constante y por lo tanto el Factor de volumen delAceite depender de su compresibilidad (Co), usando la siguiente correlacin:

Bo = Factor de volumen del aceite @ P > PbBob = Factor de volumen del aceite @ PbPb = Presin de burbuja, lb/plgCo = Compresibilidad del aceite, (lb/plg)

-1

P = Presin del sistema, lb/plg

Para calcular la Compresibilidad del aceite se pueden utilizar las siguientescorrelaciones:

A). Correlacin de Vsquez y Beggs

Rs = Relacin de solubilidad, pie/Blgs = Densidad relativa del gas a condiciones de separacin, adimT = Temperatura del sitema, FP = Presin del sistema, lb/plg

B). Correlacin de Petrosky y Farshad

Rs = Relacin de solubilidad, pie/Blg = Densidad relativa del gas, adimT = Temperatura del sistema, FP = Presin del sistema, lb/plg

C). Correlacin de Kartoadmodjo y Schmidt

Rs = Relacin de solubilidad, pie/Blgc = Densidad relativa del gas corregida a 100 lb/plg, adimT = Temperatura del sistema, FP = Presin del sistema, lb/plg

Para determinar el Factor de Volumen del Gas (Bg) se aplica la ley de losgases reales a los estados termodinmicos de condiciones de presin ytemperatura de yacimiento o flujo y condiciones estndar (14.69 psi y 60F)obtenindose la siguiente ecuacin:

Bg = Factor de volumen del gas, Bl/pieZ = Factor de compresibilidad del gas, adimT = Temperatura del sistema, RP = Presin del sistema, lb/plg

El gas se puede encontrar en dos formas en una corriente de aceitedependiendo de las condiciones de flujo: como gas libre o como gasdisuelto, cada una de ests fracciones tienen densidad relativa diferente.Para el gas libre:

gl debe ser siempre mayor o igual que 0.56

RGP = Relacin gas-aceite de produccin, pie/BlRs = Relacin de solubilidad, pie/Blgl = Densidad relativa del gas libre, adimgt = g = Densidad relativa del gas total o promedio, adimgd = Densidad relativa del gas disueltp, adim

Para el gas disuelto

gd debe ser siempre mayor o igual que gl

Cuando no se conozca la densidad relativa del gas total, se puede obteneruna buena aproximacin mediante la siguiente correlacin:

Para poder calcular el factor de volumen del gas y en general la mayorpartes de las propiedades del gas, es necesario determinar el factor decompresibilidad (Z). Este factor adimensional est afectado por la presin,la temperatura y la composicin del gas :

Standing y Katz basados en el principio de estados correspondientes,desarrollaron una correlacin grfica, la cual puede usarse para determinarZ de un gas a partir de la presin y temperatura seudoreducidas, las cualesse definen como:

Psr = Presin seudoreducida, adimPsc = Presin seudocrtica, lb/plgT = Temperatura del sistema, RP = Presin del sistema, lb/plgTsr = Temperatura seudoreducida, adimTsc = Temperatura seudocrtica, R

La presin y temperatura seudocrticas se pueden calcular para gasesnaturales sin presencia de gases no hidrocarburos en funcin de su densidadrelativa con las siguientes correlaciones:

Tsc = Temperatura seudocrtica, RPsc = Presin seudocrtica, lb/plggl = Densidad relativa del gas libre, adim

Cuando el gas natural es rico en fracciones pesadas (gas hmedo):

Tsc = 167 + 316.67gl

Psc = 702.5 - 50gl

Tsc = 238 + 210gl

Psc = 740 - 100gl

Cuando el gas natural tiene alto contenido de gases no hidrocarburos (>5%mol) los valores de Temperatura y Presin seudocrticas deben ser corregidosy existen varias correlaciones para sto, siendo las ms usadas:

a) Correlacin de Standing

Para gas natural seco: Para gas natural hmedo:

TscHC = Temperatura seudocrtica de la fraccin de hidrocarburos, RPscHC = Presin seudocrtica de la fraccin de hidrocarburos, lb/plggHC = Densidad relativa de la mezcla de hidrocarburos, adimYN2

= Fraccin molar de NitrgenoYCO2

= Fraccin molar de Bixido de CarbonoYH2S

= Fraccin molar de cido Sulfhdrico

La densidad relativa de la mezcla de hidrocarburos se calcula por:

gl = Densidad relativa del gas libre, adim

a) Correlacin de Wichert y Aziz

Este mtodo consiste en corregir los valores de Psc y Tsc calculados sinconsiderar los gases no hidrocarburos, aplicando un factor de correccin ():

Tpsc = Temperatura seudocrtica corregida, RPpsc = Presin seudocrtica corregida, lb/plgTsc = Temperatura seudocrtica calculada sin considerar contaminantes, RPsc = Presin seudocrtica calculada sin considerar contaminantes, lb/plg = Factor de correccin, R

En la actualidad el mtodo grfico para calcular Z ha sido sustituido por laaplicacin de mtodos de clculo por computadora, basados encorrelaciones que ajustan las curvas de las grficas de Standing y Katz.Entre los ms utilizados se encuentran:

a) Mtodo de Standing y Katz utilizando la ecuacin de estado de Starling:

Tpr = Temperatura seureducida, adimPpr = Presin seudoreducida, adimr = Densidad reducida, adim

El mtodo consiste en los siguientes pasos:

1 - Suponer un valor de Z (Zsup) y calcular con ste la densidad reducida (r ).

2 - Con esta densidad reducida calcular Z con la ecuacin de estado deStarling (Zcalc).

3 - Calcular la diferencia entre la Z supuesta y la Z calculada.

3 - Si entonces el valor real de Z ser Zcal.

4 - En caso contrario hacer Zcal=Zsup y volver al paso 1.

5 Realizar las iteraciones necesarias hasta obtener un valor de Zcalc quesatisfaga lo establecido en el paso 3.

b) Mtodo de Hall y Yarborough basado en la ecuacin de estado de Starling-Carnahan:

t = Reciproco de la temperatura seudoreducida, adimy = Densidad reducida

Para obtener Z por este mtodo se tienen que utilizar el mtodo de Newton-Raphson para resolver la ecuacin de F(y), siguiendo los siguientes pasos:

1 - Suponer un valor de densidad reducida (y1) y calcular con ste F(y1).

2 - Si F(y1)0.0001, entonces el valor supuesto de densidad reducida sercorrecto.

3 - En caso contrario, se debe suponer un nuevo valor de densidad reducida(y2) utilizando la siguiente ecuacin de aproximacin:

4 - Hacer y2=y1 y regresar al paso 1.

6 - Calcular Z con la ecuacin de Starling-Carnahan.

5 - Realizar las iteraciones requeridas hasta satisfacer lo establecido en elpunto 2.

c) Mtodo de Brill y Beggs:

Este mtodo es solo aplicable para rangos limitados de Presin yTemperatura seudoreducidas:

Los rangos de aplicacin de esta ecuacin son:

0 < Psr < 13

1.2 < Tsr < 2.4

TAREA

INVESTIGAR EL MTODO DE SAREM A.M. PARACALCULAR EL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD YELABORAR UN PROGRAMA DE COMPUTO PARAOBTENER Z POR ESTE MTODO, TENIENDO COMODATOS A INGRESAR: LA PRESIN DEL SISTEMA ENKG/CM, TEMPERATURA EN C, DENSIDADRELATIVA DEL GAS LIBRE Y FRACCIONES MOL DENITRGENO, BIXIDO DE CARBONO Y CIDOSULFHDRICO.

TAREA

TAREA

Correlaciones para el Calculo de Factor de Volumen del Agua (Bw)

El Factor de de Volumen del Agua se define el volumen que ocupa adeterminadas condiciones de presin y temperatura la unidad volumtricade agua a condiciones normales ms su gas en solucin. El valor de Bwdepende de la temperatura, la presin y la salinidad del agua que afecta lasolubilidad del gas en el agua.

Para presiones menores que la presin de burbuja, se puede calcular calcularBw mediante la correlacin de McCain:

VWT = Cambio de volumen por la reduccin de TemperaturaPWP = Cambio de volumen por la reduccin de PresinT = Temperatura del sistema, FP = Presin del sistema, lb/plgBw = Factor de volumen del agua a P

Para corregir el valor de Bw por la salinidad del agua se puede utilizar lacorrelacin de Numbere, Brigham y Standing:

Bw = Factor de volumen del agua corregido por salinidad, Bl/Bl@csBwp = Factor de volumen del agua pura, Bl/Bl@csP = Presin del sistema, lb/plgT = Temperatura del sistema, FS = Salinidad del agua, % peso (1% =10 000 ppm)

Para presiones mayores que la presin de burbuja, Bw se determina usandola siguiente la correlacin:

Bw = Factor de volumen del agua a P>Pb, Bl/Bl@csBwb = Factor de volumen del agua a Pb, Bl/Bl@csP = Presin del sistema, lb/plgPb = Presin de burbuja, lb/plgCw = Compresibilidad isotrmica del agua, 1/(lb/plg)

Para calcular la compresibilidad del agua a presiones mayores que la presinde burbuja, se pueden usar las siguientes correlaciones:

a) Correlacin de Dodson y Standing

Cw = Compresibilidad del agua con gas disuelto, 1/(lb/plg)Cwp = Compresibilidad del agua pura libre de gas, 1/(lb/plg)P = Presin del sistema, lb/plgT = Temperatura del sistema, FRsw = Relacin de solubilidad del gas en el agua, pie/Bl

Para considerar la influencia de la salinidad del agua, se puede utilizar lacorrelacin de Numbere, Brigham y Standing:

Cw = Compresibilidad del agua considerando salinidad, 1/(lb/plg)Cwp = Compresibilidad del agua pura con gas disuelto, 1/(lb/plg)P = Presin del sistema, lb/plgT = Temperatura del sistema, FS = Salinidad del agua, % peso (1% =10 000 ppm)

b) Correlacin de Osif

Esta correlacin est limitada a los siguientes rangos:

1000