1UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA2. CARACTERIZACIN DE LAS PROPIEDADES FISICAS DE LAS FRACCIONES INDEFINIDAS DEL PETRLEOIng. Javier Andrs Martnez P.10/03/2014 14:02 1Curso Comportamiento de Fases - 2014INTRODUCCIONMuchaspropiedadesfsicasdeloscomponentespuros han sido medidas y compiladas a travs delos aos. Estas propiedades proporcionaninformacin esencial para el estudio delcomportamiento volumtrico y determinar laspropiedadestermodinmicasde loscomponentespuros y sus mezclas.10/03/2014 14:02 2Curso Comportamiento de Fases - 20142INTRODUCCIONLas propiedades ms importantes son: Presin Crtica, Pc Temperatura Crtica, Tc Volumen Crtico, VcTemperatura normal de Ebullicin, Tb Factor de Compresibilidad Crtico, Zc Factor Acntrico, Peso Molecular, MW10/03/2014 14:02 3Curso Comportamiento de Fases - 2014INTRODUCCIONPorlogeneral losingenierosdePetrleosestnms interesados en el comportamiento de mezclasde hidrocarburos, que en los componentes puros.Sin embargo, las anteriores propiedadescaractersticas de cada componente puro sepueden utilizar independientemente de la presin,temperatura y composicin para caracterizar ydefinir las propiedades fsicas y el comportamientode fases de estas mezclas.10/03/2014 14:02 4Curso Comportamiento de Fases - 20143ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSHay numerosas correlaciones para estimar laspropiedadesdelasfraccionesdehidrocarburos.Muchas de estas correlaciones usan el pesomolecular MW, la gravedad especfica y el puntonormal de ebullicin Tb como parmetros claves ycorrelacionables. La seleccin de los valoresapropiadospara losparmetrosmencionadosesmuy importante debido a que cambios suavespueden causar variaciones significativas en losresultados estimados.10/03/2014 14:02 5Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSEntre estas correlaciones se encuentran: Riazi-Daubert Lin-Chao Cavett Kesler-Lee Winn-Sim-Daubert Watansiri-Owens-Starling Edmister10/03/2014 14:02 6Curso Comportamiento de Fases - 20144ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSCorrelacin de Riazi-DaubertRiazi y Daubert (1980) desarrollaron unacorrelacin simple de dos parmetros parapredecir laspropiedadesfsicasde componentespuros y mezclas indefinidas de hidrocarburos.Estos parmetros son el punto normal deebullicin y la gravedad especfica.(1)10/03/2014 14:02 7Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROS = Cualquier propiedad fsicaTb = Punto normal de ebullicin, R = Gravedad especfica del lquidoa, b, c = Constantes de correlacin.Para la exactitud de la ecuacin el rango del puntode ebullicin debe ser de 100 850F.10/03/2014 14:02 8Curso Comportamiento de Fases - 20145ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSRiazi y Daubert (1987), en su desarrollo de nuevascorrelaciones para mejorar la prediccin de laspropiedades fsicas defraccionesindefinidas depetrleo, consideraron varios factores comoexactitud, simplicidad, generalidad, viabilidad delos parmetros de entrada, etc.Los autores propusieron la siguiente modificacin:(2)10/03/2014 14:02 9Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROS = Cualquier propiedad fsicaa - f = Constantes de correlacin.Riazi y Daubert establecieron que 1 y 2 son dosparmetros capaces decaracterizar lasfuerzasmoleculares y el tamao molecular de uncompuesto. Se identificaron (Tb, ) y (MW, ) comopares apropiados de parmetros de entrada en laanterior correlacin.10/03/2014 14:02 10Curso Comportamiento de Fases - 20146ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSForma 1.(3)10/03/2014 14:02 11Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSForma 2.(4)10/03/2014 14:02 12Curso Comportamiento de Fases - 20147ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSParalasanterioresdoscorrelacionesseusaron38hidrocarburospurosenunrangode120nmeros de carbono, incluyendo parafinas,oleofinas, naftenosyaromticosenun rango depeso molecular de 70 300 y punto de ebullicinde 80 650F.10/03/2014 14:02 13Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSCorrelacin Generalizada de Lin-ChaoLin y Chao (1984) correlacionaron las propiedadesfsicas de componentes hidrocarburos con el pesomolecular, la gravedad especfica y el puntonormal de ebullicin. La correlacin propuesta enla que expresan las propiedades fsicas de los n-alcanos C1 a C20es:(5)10/03/2014 14:02 14Curso Comportamiento de Fases - 20148ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSDondeA representa Tc, ln(Pc), , (*Tc) o Tb deln-alcano.10/03/2014 14:02 15Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSLaspropiedadesde loshidrocarburosgeneralesysus derivados fueron correlacionadas comoperturbaciones de estos n-alcanos de acuerdo a lasiguiente correlacin:(6) = - aTb = Tb (Tb)a10/03/2014 14:02 16Curso Comportamiento de Fases - 20149ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROS = Gravedad especfica de la sustancia de intersTb = Punto de ebullicin de la sustancia de inters, Ra, (Tb)a =Parmetros estimados mediante la Ec. 5Los parmetros A1 a A9 se estiman mediante:(7)10/03/2014 14:02 17Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROS10/03/2014 14:02 18-1.75398333x 10-4Curso Comportamiento de Fases - 201410ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSCorrelacin de CavettCavett (1962) propuso correlaciones para estimar lapresin y la temperatura crtica de las fracciones dehidrocarburos. Las correlaciones propuestas fueronexpresadas analticamente como funciones delpunto normal de ebullicin Tb y la gravedad API.Temperatura crtica:(8)10/03/2014 14:02 19Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSPresin Crtica:(9)Donde:Tc = Temperatura Crtica, RPc = Presin Crtica, Psia.Tb = Temperatura normal de ebullicin, FAPI = Gravedad API de la fraccin10/03/2014 14:02 20Curso Comportamiento de Fases - 201411ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSLos coeficientes son:10/03/2014 14:02 21Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSCorrelacin de Kesler-LeeKesler y Lee (1976) propusieron ecuaciones para estimar lapresincrtica, temperaturacrtica, el factoracntrico, y elpeso molecular de fracciones de petrleo.Presin Crtica:(10)Pc = Presin Crtica, Psia10/03/2014 14:02 22Curso Comportamiento de Fases - 201412ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSTemperatura Crtica:(11)Tc = Temperatura Crtica,RPeso Molecular:(12)10/03/2014 14:02 23Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSFactor Acntrico:Definiendoel factordecaracterizacinde WatsonKWy la temperatura reducida del punto deebullicin:(13) (14)Tb = Temperatura de ebullicin, RKesler y Lee propusieron las siguientes doscorrelaciones para el factor acntrico10/03/2014 14:02 24Curso Comportamiento de Fases - 201413ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSPara > 0.8:(15)Para < 0.8:(16) = Factor Acntrico10/03/2014 14:02 25Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSCorrelacin de Winn-Sim-DaubertSimyDaubert (1980) concluyeronqueel monogramade Winn (1957) es el mtodo ms exacto paracaracterizar fracciones de petrleo. Por esta razn Sim yDaubert lorepresentaronanalticamentepor mediodelas siguientes ecuaciones:(17)(18)(19)10/03/2014 14:02 26Curso Comportamiento de Fases - 201414ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSCorrelacin de Watansiri-Owens-StarlingWatansiri et al (1985) desarrollaronunaseriedecorrelaciones para estimar las propiedades crticas yel factor acntrico de los componentes de carbn yotros hidrocarburos y sus derivados.Temperatura Crtica:(20)Tc = Temperatura Crtica, R10/03/2014 14:02 27Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSVolumen Crtico:(21)Vc = Volumen Crtico, ft3/Lb-molPresin Crtica:(22)Pc = Presin Crtica, Psia10/03/2014 14:02 28Curso Comportamiento de Fases - 201415ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSFactor Acntrico:(23)10/03/2014 14:02 29Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSCorrelacin de EdmisterEdmister (1958) propuso una correlacin paraestimar el factor Acntrico de fluidos puros yfracciones de petrleo. La expresin propuestausada ampliamente por la industria del petrleo es:(24)10/03/2014 14:02 30Curso Comportamiento de Fases - 201416ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSFactores de Compresibilidad CrticosEl factor de compresibilidad crtico es definido como elcomponente del factor de compresibilidad calculado enel punto crtico. Este factor se calcula mediante laecuacin de estado de un gas real en el punto crtico:(25)R = Constante Universal de los gases, 10.73 Psia.ft3/lb-molRVc = Volumen Crtico, ft3/Lb-mol10/03/2014 14:02 31Curso Comportamiento de Fases - 2014ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSSi el Volumen Crticoesdadoenft3/Lb, laEc. 25sereescribe como(26)MW = Peso MolecularLa precisin de la Ec. 25 depende de la precisin de losvalores de Pc, Tc y Vc. La siguiente tabla presenta unresumendelosmtodosdeestimacindel factor decompresibilidad crtico.10/03/2014 14:02 32Curso Comportamiento de Fases - 201417ESTIMACION DE PROPIEDADES FISICAS DE FRACCIONES DE HIDROCARBUROSMtodo Ao ZcEc.Haugen et al 1959 27Sherwood 1977 28Salermo et al 1985 29Nath 1985 3010/03/2014 14:02 33Curso Comportamiento de Fases - 2014CARACTERIZACION DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROSCasi todoslossistemasdehidrocarburoscontienenunacantidaddefraccionespesadasquenoestnbiendefinidas y nosonmezclas decomponentesdiscretos identificados. Estas fracciones pesadas sonagrupadas e identificadas como la fraccin plus.Una apropiada identificacin de las propiedadesfsicas de la fraccin plus y otras fraccionesindefinidas del petrleo en mezclas de hidrocarburoses esencial en el desempeo de los clculos delcomportamiento de fases y los estudios delmodelamientocomposicional. Amenudounanlisiscromatogrfico est disponible para esta fraccinindefinida.10/03/2014 14:02 34Curso Comportamiento de Fases - 201418CARACTERIZACION DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROSOtras propiedades fsicas, tales como el pesomolecular y la gravedad especfica tambin sonmedidasparala fraccin deentrada ovarioscortesde esta.El uso de cualquier modelo de prediccin depropiedades termodinmicas, para predecir elcomportamientodefasesyvolumtricodemezclascomplejas de hidrocarburos, debe poder proporcionarel factor acntrico, latemperaturaypresincrticapara las fracciones definidas e indefinidas (Pesadas)en la mezcla.Por lo general los datos disponibles de las fraccionesplus se dividen en tres grupos10/03/2014 14:02 35Curso Comportamiento de Fases - 2014CARACTERIZACION DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROSGrupo 1. Un anlisis completo del verdadero puntodeebullicin(TBP), enel cual lafraccinplussedivide en fracciones o "cortes" que se caracterizanpor el rango del punto de ebullicin.Grupo 2. Un anlisis cromatogrfico de lquido o degas de la fraccin plus se disea para proporcionarla cantidad relativa de las fracciones que componenla fraccin plus.Grupo 3. No se reportan datos de destilacin y sloestn disponibles la gravedad especfica y elpesomolecular de la fraccin plus.10/03/2014 14:02 36Curso Comportamiento de Fases - 201419METODOS PARA CARACTERIZAR DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROSMtodo de Caracterizacin de RoweRowe(1978) propusounaseriedecorrelacionespara la estimacin del punto normal de ebullicin, latemperaturaypresin crtica de la fraccin de losheptanos plus (C7+). La prediccin de laspropiedades del C7+ se basa en el supuesto de quela fraccin agrupada se comporta como unaparafina normal. Rowe us el nmero de tomos decarbono n, como el nico parmetrocorrelacionante.10/03/2014 14:02 37Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PARA CARACTERIZAR DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROS Clculo de la Temperatura CrticaDonde:(Tc)C7+ = Temperatura crtica del C7+, Rn = Nmero de tomos de Carbono10/03/2014 14:02 38Curso Comportamiento de Fases - 201420METODOS PARA CARACTERIZAR DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROS Clculo de la Presin CrticaDonde:(Pc)C7+ = Presin crtica del C7+, Psia Clculo de la Temperatura de Ebullicin(Tb)C7+ = Temperatura de Ebullicin del C7+, R10/03/2014 14:02 39Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PARA CARACTERIZAR DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROSCorrelaciones de StandingMatthews, Roland y Katz (1942) presentaroncorrelacionesgrficasparaladeterminacindelatemperatura y presin crtica de los heptanos plus.Standing (1977) expres estas correlacionesgrficas en forma matemtica como sigue:10/03/2014 14:02 40Curso Comportamiento de Fases - 201421METODOS PARA CARACTERIZAR DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROSCorrelaciones de Willman-TejaWillman y Teja (1987) propusieron correlacionespara determinar la presin y temperatura crtica delaseriehomlogadelosn-alcanos. Losautoresusaron el punto normal de ebullicin y el nmero detomos de carbono de los n-alcanos comoparmetros correlacionantes. La aplicabilidad de lascorrelaciones propuestas puede ser extendida parapredecir la temperatura y presin crtica de lafraccin indefinida de petrleo, recalculando losexponentes de las expresiones originales.10/03/2014 14:02 41Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PARA CARACTERIZAR DE FRACCIONES PESADAS DE HIDROCARBUROSEstosexponentesfueronrecalculadosusandounmodelos de regresin no lineal, que mejorcoincidieraconlosdatosdepropiedadescrticas.Las frmulas empricas estn dadas por:10/03/2014 14:02 42Curso Comportamiento de Fases - 201422METODOS PNAEl vasto nmero de compuestos hidrocarburos en elpetrleo crudo han sido agrupados qumicamente envarias series de compuestos. Cada serie consiste deaquellos similares en sus caractersticas moleculares.Dentro de una serie dada, existen rangos decompuestos de extremadamente ligeros, oqumicamentesimples, apesados oqumicamentecomplejos. En general, se asume que la fraccin dehidrocarburos pesados est compuesta de tresgrupos: Parafinas (P) Naftnicos (N) Aromticos (A)10/03/2014 14:02 43Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNAEl parmetro de caracterizacin de Watson esusado para determinar los tres gruposmencionados: Parafinas: Kw vara de 12.5 a 13.5 Naftnicos: Kw vara de 11.0 a 12.5 Aromticos: Kw vara de 8.5 a 11.0Cabe sealar que algunas coincidencias de Kwexisten entre estas tres familias de hidrocarburos yuna combinacin de componentes parafnicos yaromticosevidentementeparecen componentesnaftnicos.10/03/2014 14:02 44Curso Comportamiento de Fases - 201423METODOS PNAEl contenido PNA de la fraccin plus de la fraccinindefinida de hidrocarburos se estimaexperimentalmentede unanlisisdedestilacinocromatogrfico. Ambos anlisis proporcionaninformacin valiosa para caracterizar las fraccionesplus.Enel procesodedestilacin, lafraccinplusdehidrocarburos se somete a una destilacinestandarizada, primero a presin atmosfrica yluegoaunapresindevacode40mmdeHg.Usualmente la temperatura se toma cuando cae laprimera gota de destilado.10/03/2014 14:02 45Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNADiez fracciones son despus destiladas, la primeraa 50C y sucesivamente cada una con un rango de25C. Para cada corte de destilacin, el volumen, lagravedad especfica, y el peso molecular, entreotras medidas son determinadas. Los cortesobtenidos deestamaneraseidentificanpor losrangos del punto de ebullicin en los cuales fueronrecolectados. Generalmente, haycincodiferentesmtodosdedefinir el puntonormal deebullicinpara las fracciones de petrleo.10/03/2014 14:02 46Curso Comportamiento de Fases - 201424METODOS PNA1. Punto de ebullicin promedio por volumen(VABP), el cul esmatemticamentedefinidopor la siguiente expresin:(31)2. Punto de ebullicin promedio por peso (WABP),definido por la siguiente expresin:(32)10/03/2014 14:02 47Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNA3. Punto de ebullicin promedio molar (MABP),dado por la siguiente relacin:(33)4. Puntodeebullicinpromediocbico(CABP),definido como:(34)10/03/2014 14:02 48Curso Comportamiento de Fases - 201425METODOS PNA5. Media del punto de ebullicin Promedio(MeABP):(35)Edmister yLee(1984) indicaronqueestascincoexpresiones para el clculo de los puntos normalesde ebullicin resulta en valores que no difierensignificativamenteentres paralasfraccionesdepetrleo.10/03/2014 14:02 49Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNALa grfica muestra larepresentacin grficadelpeso molecular, lagravedad especfica y elpunto verdadero deebullicinTBPcomounafuncin del volumen delquido vaporizado. Cabesealar que cuando unsolo punto de ebullicin seda para una fraccin plus,se da como VABP.10/03/2014 14:02 50Curso Comportamiento de Fases - 201426METODOS PNAMtodo de Robinson-Peng:Robinsony Peng(1978)propusieronundetalladoprocedimiento para caracterizar las fraccionespesadas de hidrocarburos. El procedimiento esresumido en los siguientes pasos:Paso 1. Calcular el contenido PNA (XP, XN, XA) dela fraccin indefinida resolviendo las siguientes tresecuaciones:(36)10/03/2014 14:02 51Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNA(37)(38)(MW)i = Peso molecular promedio de cada corte(Tb)i= Punto de ebullicin promedio de cadacorte, RWABP = Punto de ebullicin promedio por peso,REnformamatricial lasEc. 36-38serepresentancomo:10/03/2014 14:02 52Curso Comportamiento de Fases - 201427METODOS PNA(39)Lmites: 0 Xp 0.9XN 0XA 0Si los valores experimentales de estos cortes noestn disponibles, las siguientes correlacionespropuestas por Robinson-Peng son usadas:Determine el punto de ebullicin de cada fraccin.10/03/2014 14:02 53Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNA(40)(41)(42)n=Nmerodetomosdecarbonoenlafraccinindefinida de hidrocarburos.10/03/2014 14:02 54Curso Comportamiento de Fases - 201428METODOS PNADetermine el peso molecular de cada fraccin.(43)(44)(45)10/03/2014 14:02 55Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNAPaso 2. Calcular la presin crtica de la fraccin.(46)Pc = Presin Crtica de la fraccin pesada(47)(48)(49)10/03/2014 14:02 56Curso Comportamiento de Fases - 201429METODOS PNAPaso 3. Calcule elFactor Acntrico de cada cortede fraccin indefinida.(50)(51)(52)Paso 4. Calcule la Temperatura Crtica.(53)Tc = Temperatura Crtica de la fraccin, R10/03/2014 14:02 57Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNA(54)(55)(56)10/03/2014 14:02 58Curso Comportamiento de Fases - 201430METODOS PNALos factores de correccin S y S1 son:(57)(58)Paso 5. Calcule el Factor Acntrico de la fraccinde hidrocarburo pesado por la Ecuacin deEdmister (Ec. 24)10/03/2014 14:02 59Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNAEJEMPLO:Calcular la presin crtica, temperatura crtica yfactor acntrico de una fraccin indefinida dehidrocarburos con un peso molecular de 94 y unatemperatura de ebullicinpromedio por peso de655 R. El nmero de tomos de carbono es de 7.Solucin:1. Calcular latemperaturadeebullicindecadacorte:10/03/2014 14:02 60Curso Comportamiento de Fases - 201431METODOS PNA2. Calcular el peso molecular de cada corte:10/03/2014 14:02 61Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNA3. Resolver las Ecs. 36, 37 y 38:4. Calcular lapresincrticadecadacorteylapresin crtica de la fraccin de hidrocarburos:10/03/2014 14:02 62Curso Comportamiento de Fases - 201432METODOS PNA5. Calcular el factor acntrico de cada corte:10/03/2014 14:02 63Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNA6. Calcular la temperatura crtica de cada corte y latemperatura crtica de la fraccin de hidrocarburos:10/03/2014 14:02 64Curso Comportamiento de Fases - 201433METODOS PNA7. Calcular el factor acntrico de la fraccinindefinida:10/03/2014 14:02 65Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNAMtodo de BergmanBergman et al (1977) propuso un detalladoprocedimiento para caracterizar fraccionesindefinidas de hidrocarburos basado en calcular elcontenido PNA. Los autores en eldesarrollo de lacorrelacin asumieron que las parafinas, naftenos yaromticos tiene el mismo punto de ebullicin.El procedimientocomputacional seresumeenlossiguientes pasos:10/03/2014 14:02 66Curso Comportamiento de Fases - 201434METODOS PNAPaso 1. Estime la fraccin en peso del contenido dearomticos:(59)A = Fraccin en peso de aromticosKW = Factor de caracterizacin de WatsonBergmanet al impusolossiguienteslmitesenelcontenido de aromticos:0.03 A 0.3510/03/2014 14:02 67Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNAPaso 2. Conel contenidodearomticos, halleelcontenido en fraccin en peso de parafinas ynaftenos, con las siguientes ecuaciones lineales.(60) (61)Py N= Fracciones en peso de los cortes deparafinas y naftenos. = Gravedad especfica de la fraccin indefinidaA, P, N = Gravedad especfica de cada uno de losgrupos al Punto de ebullicin promedio por peso. Lasgravedades especficas se estiman de:10/03/2014 14:02 68Curso Comportamiento de Fases - 201435METODOS PNA(62)(63)(64)Elvalor mnimo deP es de 0.2. Para garantizar queeste valor se cumple, el contenido estimado dearomticos que resulte en valores negativos deP seaumenta en 0.03 hasta un mximo de 15 veces hastaque elcontenido de parafina es superior a 0.20. Esteprocedimiento da resultados razonables para lasfracciones de hasta C1510/03/2014 14:02 69Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNAPaso 3. Calcule la presin y temperatura crtica y elfactor acntrico de cada corteParafinas:(65)(66)(67)10/03/2014 14:02 70Curso Comportamiento de Fases - 201436METODOS PNANaftenos:(68)(69)(70)Bergmanet al asignvaloresespecialesdel factoracntrico de Naftenos al C8, C9 y C10.10/03/2014 14:02 71Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNAAromticos:(71)(72)(73)10/03/2014 14:02 72Curso Comportamiento de Fases - 201437METODOS PNAPaso 4. Calculelapresinytemperaturacrticayelfactor acntrico de la fraccin indefinida.(74)(75)(76)Whitson (1984) sugirio que los mtodos PNA deRobinson-PengydeBergmannosonrecomendadospara caracterizarfluidos de yacimiento que contenganfracciones ms pesadas que C2010/03/2014 14:02 73Curso Comportamiento de Fases - 2014METODOS PNABasadoenel trabajodeBergman, SilvayRodrguez(1992) sugirieron el uso de las siguientes dosexpresiones cuando la temperatura del punto deebullicin y la gravedad especfica no estn disponibles.10/03/2014 14:02 74Curso Comportamiento de Fases - 201438MTODO DE KATZ-FIROOZABADIKatz y Firoozadabi (1978) presentaron una serie depropiedades fsicas para las fracciones de petrleoC6aC45. Laspropiedadestabuladasincluyenelpunto promedio de ebullicin, la gravedadespecfica y el peso molecular.Whitson (1983) encontr inconsistencias en losdatos tabulados de los pesos moleculares despusde analizar y comparar estos datos con los que ldesarroll. Whitson puntualiz que estainconsistencia fue encontrada en las fracciones dehidrocarburos C22 a C45.10/03/2014 14:02 75Curso Comportamiento de Fases - 2014MTODO DE KATZ-FIROOZABADIWhitson modific las propiedades fsicas tabuladasoriginalesparahacersuusomsconsistente. Lamodificacin fue acompaada empleando lacorrelacin de Riazi y Daubert (Ec. 1) paraextrapolar los datos de pesos moleculares del C22 aC45. Loscoeficientes a, b, cdelaEc. 1fueronrecalculados usandoregresinnolineal paralosdatos de pesos moleculares C6a C22. El autortambin calcul las propiedades crticas y elfactoracntrico de C6 a C45. en trminos de su punto deebullicin, gravedad especfica y los valores depeso molecular.10/03/2014 14:02 76Curso Comportamiento de Fases - 201439MTODO DE KATZ-FIROOZABADI10/03/2014 14:02 77Curso Comportamiento de Fases - 2014MTODO DE KATZ-FIROOZABADIAhmed (1985) correlacion las propiedades fsicastabuladas de Katz-Firoozadabi-Whitson con elnmero de carbonos de la fraccin de hidrocarburousando un modelo de regresin. La ecuacingeneralizada tiene la siguiente forma:(77) = Cualquier propiedad fsican = Nmero de tomos de carbono, 1-45a1-a5 = Coeficientes de la ecuacin.10/03/2014 14:02 78Curso Comportamiento de Fases - 201440MTODO DE KATZ-FIROOZABADI10/03/2014 14:02 79Curso Comportamiento de Fases - 2014CONSIDERACIONESEl mtodoRiazi-Daubert usadoparacalcular laspropiedades fsicas de fracciones puras de petrleopuede ser usado para predecir las propiedades defracciones indefinidas de petrleo, usando lospuntos de ebullicin promedio.Con el punto de ebullicin apropiado, la correlacinde Cavett puede ser usada para predecir la presiny temperatura crtica de la fraccin pesada dehidrocarburos. Cavett propuso que el MABPesusado en la Ec. 8 y el MeABP es usado en la Ec. 910/03/2014 14:02 80Curso Comportamiento de Fases - 201441CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINDensidad del aceiteLadensidaddel crudoesdefinidacomolamasapor unidad de volumen del crudo a unaespecificada presin y temperatura. Esta propiedadvital del aceite es medida en laboratorio como partedelarutinadelaspruebasPVT. Variosmtodosconfiables estn disponibles para determinar ladensidad de las mezclas de aceite crudo saturado apartir de su composicin. Uno de los ms conocidosy ms usado para calcular la densidad es el mtodode Standing y Katz (1942). En este mtodo, ladensidadescalculadaapartirdesucomposicinen o por debajo del punto de burbuja.10/03/2014 14:02 81Curso Comportamiento de Fases - 2014CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINMtodo de Standing y KatzStanding y Katz (1942) propusieron una correlacingrfica para determinar la densidad de mezclas dehidrocarburos lquidos a partir de la evaluacinexperimental, composicional ydatosdedensidadde15muestrasdeaceitequecontenan60%deMetano.Los autores expresaron la densidad de las mezclasdehidrocarburoslquidoscomounafuncindelapresin y la temperatura por medio de la siguientecorrelacin:10/03/2014 14:02 82Curso Comportamiento de Fases - 201442CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINo= Densidad del aceite a la P y T, lb/ft3sc = Densidad del aceite crudo a condicionesestndar (14.7 Psia y 60F) , lb/ft3P = Densidad corregida por la compresibilidad delaceite , lb/ft3T = Densidad corregida por la expansin trmicadel aceite , lb/ft310/03/2014 14:02 83Curso Comportamiento de Fases - 2014CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINStanding y Katz correlacionaron la densidad dellquido a las condiciones estandar, sc, con ladensidaddelafraccindel propanoplus, c3+, elporcentaje en peso del metano en el sistemaentero, (mc1)c1+, y elporcentaje en peso deletanoen el etano plus, (mc2)c2+.Los siguientes son los pasos especficos en elprocedimientode Standingy Katz para calcular ladensidaddel lquidoaunapresinytemperaturaespecfica.10/03/2014 14:02 84Curso Comportamiento de Fases - 201443CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINPaso 1: Calcularel pesototal yel pesodecadacomponente en una libra mol de la mezcla dehidrocarburos aplicando la siguiente relacin:mi= Peso de cada componente i, lb/lb-molxi= Fraccin molar del componente iMWi = Peso molecular del componente imt= Peso total de una lb-mol de la mezcla, lb/lb-mol10/03/2014 14:02 85Curso Comportamiento de Fases - 2014CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINPaso 2: Calcular el porcentaje en peso del metanoenel sistemaenteroyel porcentajeenpesodeletano en el etano plus.10/03/2014 14:02 86Curso Comportamiento de Fases - 201444CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINPaso 3: Calcular ladensidaddelafraccindelpropano plus a las condiciones estndar.Paso 4: Calcular la densidad del aceite acondiciones estndar por medio de:10/03/2014 14:02 87Curso Comportamiento de Fases - 2014CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINPaso 5: Corregir la densidad a condicionesestndar a la presin actual, por medio de un factorde correccin aditivo.10/03/2014 14:02 88Curso Comportamiento de Fases - 201445CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINPaso 6: Corregir la densidad a 60F a la presin ytemperatura actual, por medio de un factor decorreccin por expansin trmica.10/03/2014 14:02 89Curso Comportamiento de Fases - 2014CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINViscosidad del aceiteLaviscosidaddel aceitecrudoesunaimportantepropiedadfsicaquecontrolael flujodel aceiteatravs del medio poroso. La viscosidad, en general,es definida como la resistencia interna delfluido afluir. La viscosidad es considerada la propiedad delaceite ms difcil de calcular con una acertadaexactitud a partir de correlaciones.La viscosidad del aceite es una funcin quedepende de la temperatura, presin, gravedad delaceite, gravedaddel gas, solubilidaddel gasylacomposicin del aceite.10/03/2014 14:02 90Curso Comportamiento de Fases - 201446CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINCorrelacin de Lohrenz, Bray y ClarkLohrenz, Bray y Clark (1964) desarrollaron unacorrelacin emprica para determinar la viscosidadde los aceites saturados a partir de su composicin.Lacorrelacinpropuestahasidobienaceptadayutilizada por los ingenieros en la industria delpetrleo. El autor propuso la siguiente ecuacin deforma generalizada:10/03/2014 14:02 91Curso Comportamiento de Fases - 2014CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINDonde a1=0.1023, a2=0.023364, a3=0.058533, a4=-0.040758, a5=0.0093324.El parmetro de mezcla de viscosidad, m, elparmetroviscosidad, o, yladensidadreducida,r, son expresados en forma matemtica por:10/03/2014 14:02 92Curso Comportamiento de Fases - 201447CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINLaviscosidaddel componenteindividual, i, enlamezcla es calculado a partir de la siguienterelacin:10/03/2014 14:02 93Curso Comportamiento de Fases - 2014CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINDonde el parmetro de viscosidad del componente ies:Hay que anotar que cuando se aplica la ecuacindel parmetrodeviscosidaddel nthcomponente,C7+, debe calcularse con alguna de lascorrelaciones de viscosidad del aceite muertoconocidas.10/03/2014 14:02 94Curso Comportamiento de Fases - 201448CALCULO DE PROPIEDADES A PARTIR DE LA COMPOSICINLa experiencia con la ecuacin de Lohrenz et al hamostrado que la correlacin es extremadamentesensible a la densidad del aceite y al volumencrtico del C7+. Cuando estn disponibles los datosobservados dela viscosidad, los valores de loscoeficientes a1-a5y el volumen crtico del C7+,comnmente son ajustados y usados comoparmetros de afinacin hasta conseguir un ajustecon los datos experimentales.10/03/2014 14:02 95Curso Comportamiento de Fases - 2014