Curso de Comportamientode Fases - 20141UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANACOMPORTAMIENTO DE FASESIng. Javier Andrs Martnez P.UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA1. BASES DEL COMPORTAMIENTO DE FASES EN SISTEMAS DE HIDROCARBUROSING. JAVIER ANDRS MARTNEZ P.Curso de Comportamientode Fases - 20142INTRODUCCIONEl trmino fasees definido como cualquier partehomognea de un sistema que es fsicamentedistinta y separada de otras partes del sistema porfronteras definidas.Ejemplo: El hielo, el agualquidayel vapor deagua constituyen tres fases separadas de lasustancia pura H2O porque cada una eshomogneayfsicamentediferentedelasotras;por otra parte, cada una est claramente definidapor las fronteras existentes entre ellas.INTRODUCCIONSi una sustanciaexiste enuna fase slida,lquida o gaseosa, se determina por latemperatura y la presin que acta sobre lasustancia.Sesabequeel hielo(faseslida) puedecambiar a agua (fase lquida) incrementandosutemperaturayal aumentar anmslatemperatura, el aguacambiaavapor (fasevapor). Este cambio de fases es denominadoComportamiento de Fases.Curso de Comportamientode Fases - 20143INTRODUCCIONLossistemasdehidrocarburosencontradosenyacimientosdepetrleo son conocidos por mostrar un comportamientomultifsico sobre un amplio rango de presiones y temperaturas.Las fases ms importantesque ocurren son: Fase Lquida (Petrleo Crudo o Condensados) Fase Gaseosa (Gases Naturales)Las condiciones bajo las cuales estas fases existen es un asuntode considerable importancia prctica. Las determinacionesexperimentales o matemticas de estas condiciones estnconvenientemente expresadas en diferentes tipos de diagramascomnmente llamados Diagramas de Fases.SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEl tipo mssimpledesistemasdehidrocarburosconsidera que contiene un componente. Lapalabra componente se refiere al nmero deespecies atmicas o moleculares presentes en unasustancia. Un sistema de un componente estcompuesto enteramente de una clase de tomo omolcula.El entendimientocualitativodelarelacinentretemperatura (T), presin (P) y volumen (V) de loscomponentes puros ofrece una excelente basepara entender el comportamiento de fases demezclas complejas.Curso de Comportamientode Fases - 20144SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSLa relacin anterior se introduce convenientemente entrminos de medicin experimental llevado a cabo enun componente puro cuando se somete a cambios dela presin y volumen a temperatura constante.Supongaque unacantidadfijadeuncomponentepuro se coloca en un cilindro provisto de un mbolosin friccin a una temperatura fija T1. Ademsconsidere que la presin inicial ejercida es losuficientemente baja que todo el sistema est enEstado de Vapor.SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSCurso de Comportamientode Fases - 20145SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEn el punto crtico tenemos laPresin Crtica Pc y VolumenCrtico Vcrespectivamente.La ltima isoterma de lafigura anterior tiene un puntode inflexin en el puntocrtico. Esta isoterma esllamada temperatura crtica Tcdel componentepuro. Estasobservaciones se puedenrepresentar por la siguienterelacin:En el Punto CrticoSISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEl punto crtico describe el estado crtico delcomponente puro y representa el estado limitantepara la existencia de dos fases (Ej. Lquido y gas).La temperatura Crtica de un componente puro sedefine como la temperatura por encima de la cualel vapor y el lquido no puede coexistirindependientemente de la presin. Del mismomodo la presin Crtica se define como la presinpor encimadelacual el vapor yel lquidonopueden coexistir independientemente de latemperatura.Curso de Comportamientode Fases - 20146SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEn otras palabras el punto crtico para uncomponente puro es el valor de presin ytemperaturams alto al cual las dos fasescoexisten.Unadefinicinms generalizadaaplicableacualquier sistemaes: El puntocrticoes elpunto en el cual todas las propiedadesintensivas del gas y lquido son iguales.SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSPropiedad Intensiva: Esaquellaquetiene el mismo valor para cualquierpartedeunsistemahomogneoyesindependiente de la cantidad demateria presente. Ej. Presin,temperatura, densidad, composicinyviscosidad.Propiedad Extensiva: Es aquella cuyovalor es determinado por la cantidad demateria presente. Ej. Masa y volumen.Curso de Comportamientode Fases - 20147SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSMuchas propiedades caractersticas de lassustancias puras han sido compiladas entablas, grficas y correlaciones. Estaspropiedades proporcionan informacin vitalparacalcular laspropiedadestermodinmicastanto de sustancia puras como de mezclas.SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSPRESION DE VAPOREs la presin que ejerce la fase gaseosa o devapor de una sustancia sobre la fase lquida yen la que ambas fases se encuentran enequilibrio termodinmico, para una temperaturadeterminada; su valor es independiente de lascantidades de lquido y vapor presentesmientras exista este equilibrio. El valor lmite deesta presin es el punto crtico.Curso de Comportamientode Fases - 20148SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSPRESIN DE VAPORCURVA DE PRESIN DE VAPOR (Lnea AC)Si P < PvEl sistema estenteramente en la fase vapor.Si P > Pv El sistema estenteramente en la fase Lquida.Si P = Pv El sistema est enequilibrio Lquido - Vapor.SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSPv = Presin de Vapor, PsiaPc = Presin crtica, PsiaT = Temperatura, RTc = Temperatura crtica, RTr= Temperatura reducida = Factor acntricoDe acuerdo a Lee and Kesler (1975) la Pv es:Curso de Comportamientode Fases - 20149SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEj emplo 1: Un propano puro es retenido en una celdade laboratorio a 80F y 200 Psia. Calcular la presinde vapor y determinar elestado de existencia de lasustancia (Gas o Lquido)Solucin.Obtener las propiedades crticas de tablasTc =666.01RPc = 616.3 Psia = 0.1522SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSCalcular la Temperatura Reducida:Resolver para los parmetros A y B:Resolver Pvaplicando la ecuacin de Lee andKesler:Como P > Pv la celda contiene propano en estadolquido.Curso de Comportamientode Fases - 201410SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSDENSIDADLa densidad se define como la relacin entre la masa deuna sustancia y el volumen total ocupado por esta. En elequilibrio lquido-vapor, se debe tener en cuenta ladensidad de cada una de las fases presentes.Las densidades de las fases saturadas de un componentepuro puede ser graficadas como una funcin de latemperatura. Al incrementar latemperatura, ladensidaddel liquido saturado decrece, mientras que la densidad delvapor saturado seincrementa. En el punto crtico lasdensidades del lquido y del vapor convergen.SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSCurso de Comportamientode Fases - 201411SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEl promedioaritmticodelas densidades delquido y vapor es una funcin linealdependientedelatemperatura. Lalnearectade la densidad promedio contra la temperaturahace fcil de definir la interseccin con la curvade densidades. Esta interseccin da entonces latemperatura y densidad crtica.SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSMatemticamente, esta relacin se expresa como:En el punto crtico se expresa como:c = Densidad crtica de la sustancia, Lbm/ft3L = Densidad del lquido saturado, Lbm/ft3V = Densidad del vapor saturado, Lbm/ft3T = Temperatura, Ra,b = Intercepto y pendiente lnea rectaCurso de Comportamientode Fases - 201412SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEl diagrama de densidad-temperatura es til paracalcular el volumen crtico a partir dedatos de densidad. La determinacin experimentaldel volumen crtico a veces es difcil, ya querequiere la medicin precisa de un volumen a altatemperatura y presin.Sin embargo, la recta que se obtiene mediante eltrazado de la densidad media se cruza con latemperatura crtica, en la densidad crtica. Elvolumen crtico molar se obtiene dividiendo el pesomolecular por la densidad crticaSISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEl diagramadensidad-Temperaturatambinpuedeser usado para determinar el estado del componentepuro. Suponga que se conoce la densidad total delsistema, t, a una temperatura dada. Si la densidadtotal es igual o menor que la densidad del vapor, v,el sistema est compuesto de vapor. Similarmente sit, es mayor o igual que la densidad del lquido, L, elsistemaestcompuestodelquido. Si ladensidadtotal del sistemaestentre vy L, el vapor yellquido estn presentes.Curso de Comportamientode Fases - 201413SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSPara calcular los pesos de liquido y vaporpresentes, hacemos los siguientes balances depeso y volumen:Donde:mL,mv,mt: masa de lquido, de vapor y totalpresente.VL,Vv,Vt: Volumen de lquido, de vapor y totalpresenteSISTEMAS DE COMPONENTES PUROSCombinando las dos ecuaciones anteriores eintroduciendo la definicin de densidad, laecuacin resultante es:Curso de Comportamientode Fases - 201414SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEJEMPLO 2: Diezlibrasdeunhidrocarburosoncolocados en una vasija de 1 ft3a 60F. Lasdensidades dellquido y vapor que coexisten son25Lb/ft3y0.05Lb/ft3, respectivamente. Calcularlas masas y volmenes de las fases lquida yvapor.Solucin:1. Calcular la densidad total del sistemaSISTEMAS DE COMPONENTES PUROSComo la densidad total del sistema est entre lasdensidades de las fases, el sistema estcompuesto tanto de lquido como de vapor.2. Calcular el peso de la fase vapor:Curso de Comportamientode Fases - 201415SISTEMAS DE COMPONENTES PUROS3. Calcular losvolmenesdelasfaseslquidayvapor:SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSRackett (1970) Propusounaecuacingeneralizadaparapredecir la densidad dellquido saturado de componentespuros:MW =Peso Molecular sustancia PuraR = Constante de los gases, 10.73 ft3Psia/lb-mol RZc = Factor de compresibilidad crticoCurso de Comportamientode Fases - 201416SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSSpencerand Danner(1973)modificaronlaEc. DeRackett,reemplazandoel factor decompresibilidadcrtico, conunparmetrollamado Factor deCompresibilidaddeRackett,ZRA, el cual es nico para cada componente:Los valores de ZRA estn dados en tablas. Si el valor no estdisponibleYamada and Gunn (1973) sugirieron la siguientecorrelacin:SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSEjempl o 3: Calcular la densidad saturada delquido del propano a 160F usando:a. La ecuacin de Rackettb. La ecuacin modificada de RackettSolucinObtener las propiedades crticas de tablas:Tc =666.01RPc 616.3 PsiaMW = 44.097Vc = 0.0727 ft3/LbmCurso de Comportamientode Fases - 201417SISTEMAS DE COMPONENTES PUROSCalcula Zcy Tr:a. La ecuacin de Rackett:b. La ecuacin modificada de Rackett. ZRA = 0.2766SISTEMAS BINARIOSUna caracterstica particular de un sistema decomponentes puros, es queaunatemperaturafija, las dos fases (Lquido y Vapor) pueden existiren equilibrio a una sola presin; esta es la presinde Vapor. Para un sistema binario, las dos fasespueden existir en equilibrio a varias presiones a lamisma temperatura y su comportamiento se hacems complejodebidoalaintroduccindeunanueva variable: la composicin.Una de las caractersticas ms importantes en unsistema binario es la variacin de las propiedadestermodinmicas y fsicas con la composicin. Porlo tanto, es importante especificar la composicinde la mezcla enfraccinmolar ofraccin porpeso.Curso de Comportamientode Fases - 201418SISTEMAS BINARIOSSe designa uno de los componentes como elcomponente ms voltil y el otro como elmenosvoltil, dependiendodesupresindevapor relativa a una temperatura dada.Suponga que el experimento descritoanteriormente es repetido, pero esta vezintroducimos en elcilindro una mezcla binariade composicin conocida. Considere que lapresininicial, P1ejercida sobreelsistemaauna temperatura fija T1, eslo suficientementebaja que la mezcla est en Estado de Vapor.SISTEMAS BINARIOSCurso de Comportamientode Fases - 201419SISTEMAS BINARIOSEl punto 1 representa la presininicial que acta sobre elsistema. Como la presin seincrementaisotrmicamente, sealcanza el punto 2. Aqu unacantidadinfinitesimal delquidosecondensa(Pd delamezcla).El proceso de condensacincontinua hasta alcanzar el punto3 donde slo quedan trazas delgas (Pb de la mezcla). Luego, lapresinseelevaabruptamentehasta el punto 4 con undescenso del volumen.SISTEMAS BINARIOSAhora observamos la repeticin delexperimento con un progresivoaumento de la temperatura. Seobservan varias isotermas.AC. Curva de Puntos de BurbujaBC. Curva de Puntos de rocoC. Punto Crtico.ABC. Envolvente de dos FasesFuera de la Envolvente una sola fasepuede existir.Curso de Comportamientode Fases - 201420SISTEMAS BINARIOSSISTEMAS BINARIOSEnel grficoseobservaquelarelacin presin-Temperatura nose representa con una simplecurvade presindevapor. Laslneas punteadas dentro de laenvolvente de fases ABC sonllamadas lneas de calidad ydescriben las condiciones depresin y temperatura bajo lascuales se presentan igualesvolmenes de lquido. Las curvasde puntos de burbuja y roco,representan 100% y 0% de lquidorespectivamente.Curso de Comportamientode Fases - 201421SISTEMAS BINARIOSSISTEMAS BINARIOSEn elgrfico anterior se muestra elefecto delcambio de lacomposicin del sistema binario sobre la forma y lalocalizacindelaenvolventedefases. Dosdelas lneasrepresentanlascurvasdepresindevapor del metanoyetano respectivamente, las cuales terminan en el punto crtico.Cinco de las curvas representan la envolvente de fases paradiferentes mezclas de metano y etano.Curso de Comportamientode Fases - 201422SISTEMAS BINARIOS24/02/2014 43Cuando uno de los componentes se vuelvepredominante, la mezcla binaria tiende a exhibiruna envolvente de fases relativamente estrechay muestra propiedades crticas cercanas alcomponente dominante. El tamao de laenvolvente de fases se ampla notablemente yaque la composicin de la mezcla se distribuyeuniformemente entre los dos componentesSISTEMAS BINARIOSDIAGRAMA PRESION/COMPOSICIONEl diagrama de presin/composicin, comnmente llamadoel diagrama p/x, es otro medio de describir elcomportamiento de fases de un sistema binario, as comosu cambio en la composicin total, a una temperaturaconstante. Se construye mediante el trazado de laspresiones del punto de roco y del punto de burbuja comouna funcin de la composicin.Laslneasdepuntodeburbujaypuntoderocodeunsistemabinarioseextraenatravs delos puntos querepresentanestas presiones cuandolacomposicindelsistema se cambia a una temperatura constante.Curso de Comportamientode Fases - 201423SISTEMAS BINARIOSSISTEMAS BINARIOSEl punto A en la figura representa la presinde vapor (punto de roco, punto de burbuja)del componente ms voltil, mientras que elpunto B representa la del componentemenos voltil. Suponiendo una composicinde 75%en peso del componente 1 (esdecir, el componente ms voltil) y 25% delcomponente2, estamezcla se caracterizapor una presin del punto de rocorepresentada como el punto C y unapresin del punto de burbuja por la letra D.Las diferentes combinaciones de los doscomponentes producen valores diferentesparalaspresionesdel puntodeburbujaydel punto de roco. La curva ADYBrepresenta la curva de presin de burbujeopara el sistema binario como una funcin dela composicin, mientras que la lnea ACXBdescribe los cambios en la presin delpunto de roco con los cambios en lacomposicin del sistema a una temperaturaconstante.Curso de Comportamientode Fases - 201424SISTEMAS BINARIOSElreadedebajo dela lnea del puntoderocorepresentavapor, el reaporencima de la lnea delpunto de burbujarepresenta lquido, y el rea entre estasdoscurvasrepresentalaregindedosfases, donde el lquido y vapor coexisten.En el diagrama, la composicin seexpresa en porcentaje en peso delcomponente menos voltil, aunque lacomposicin tambin se puede expresartrminos de porcentaje en peso delcomponente ms voltil, en cuyo caso elpunto de burbuja y las lneas de punto deroco tienen la pendiente opuesta.Adems, la composicin puede serexpresada en trminos de porcentaje enmoles o fraccin molar.SISTEMAS BINARIOSLos puntos X y Y en los extremosde la lnea horizontal XYrepresenta la composicin de lacoexistencia de la fase vapor(punto X) y la fase lquida (punto Y)que existen en equilibrio a lamisma presin. En otras palabras,las composiciones del vapor ylquido que coexisten en la reginde dos fases estn dadas por wV ywL, yrepresentanlosporcentajesen peso del componente menosvoltil en el vapor y el lquido,respectivamente.Curso de Comportamientode Fases - 201425SISTEMAS BINARIOSSISTEMAS BINARIOSEn el diagrama p/x que se muestra enlafigura, lacomposicinseexpresaentrminosdelafraccinmolar delcomponente ms voltil. Supongamosque un sistema binario con unacomposicin total z existe en el estadode vapor y se representa por el puntoA. Si la presin en el sistema seincrementa, sin cambio de fase hastalapresinP1 sealcanzael puntoderoco, B. A esta presin delpunto deroco, una cantidad infinitesimal delquido se forma y su composicin sedapor x1. Lacomposicindel vaportodava es igual a la composicinoriginal z.Curso de Comportamientode Fases - 201426SISTEMAS BINARIOSA medida que la presin se incrementa,se forma ms lquido y lascomposiciones del lquido y vaporcoexistentes se dan mediante laproyeccin de los extremos de la lnearecta, horizontal atravsdelareginde dosfasesdel eje composicin. Porejemplo, enP2, el lquidoy el vaporestn presentes y las composicionesestn dadas por x2 e y2. En la presinP3, el punto de burbuja, C, esalcanzado. Lacomposicindel lquidoes igual a la composicin original z conuna cantidad infinitesimal de vaportodava presente en el punto de burbujacon una composicin dada por Y3.SISTEMAS BINARIOSEjemplo:El siguiente es un diagrama P-X a unatemperatura de 260F para una mezcla de C4 yC6. A 200 Psicon unacomposicintotal delsistema de C4 de 60%, cual es la composicinde cada una de las fases?Repetir para una presin de 100 Psi y unacomposicin de C4 de 25%.Curso de Comportamientode Fases - 201427SISTEMAS BINARIOSSISTEMAS BINARIOSREGLA DE FASES DE GIBBS (1876):Es una relacin entre el nmero de fases en equilibrio, el nmerode componentes, y el nmero de variables independientes quese deben especificar para describir completamente el estado delsistema. Los diagramas de fases son una representacingrfica de la regla de fases y se define como:F= Nmero de grados de libertad o nmero de variablesrequeridas para determinar el estado de un sistema en equilibrio.P= Nmero de fasesC= Nmero de componentes constitutivos del sistema.Curso de Comportamientode Fases - 201428SISTEMAS BINARIOSLos grados de libertad para un sistema incluyenlas propiedades intensivas, tales como latemperatura, la presin, la densidad y lacomposicin de las fases. Estas variablesindependientes deben especificarse para definirel sistemacompletamente. Enunsistemadecomponentes puros (C=1), dos fases (P=2),hay solamente un grado de libertad. Por lotanto, solamentelapresinolatemperaturanecesitaser especificadaparadeterminar elestado termodinmico del sistema.DIAGRAMAS TERNARIOSSondiagramas que representanel equilibrioentre las distintas fases que se formanmediante tres componentes, como funcin de latemperatura.Se representa mediante un triangulo equiltero,en el que cada uno de los vrtices representa el100%de uncomponentepuroycadaladorepresenta la composicin (en fraccin en pesoo molar) del correspondiente componente.Curso de Comportamientode Fases - 201429DIAGRAMAS TERNARIOSUn punto interno deltringulo representa una mezclacuya composicin se obtiene trazando lneas paralelasa los lados del tringulo. La suma de las proporcionesde los componentes es siempre una constante e iguala 1 (Fraccin molar).Normalmente, la presin no es una variableindispensable en la construccin de diagramasternarios, y por lo tanto se mantiene constante.DIAGRAMAS TERNARIOSnC5C3C1Gasp=14.7 PsiaC1nC52-phaseLiquidp=380 PsiaC3nC5C1C32-phaseLiquidp=500 PsiaC12-phaseLiquidnC5p=1500 Psia2-phaseLiquidC1nC5p=2000 PsiaC1nC5C3Liquidp=2350 PsiaCurso de Comportamientode Fases - 201430DIAGRAMAS TERNARIOSDIAGRAMAS TERNARIOSEl equilibrio de fases puedeserrepresentadoen undiagrama ternario mediante Lneas Tie, que unen lascomposiciones de la fase lquida y vapor que estn enequilibrio a una presin y temperatura dada. Cualquiermezclaconunacomposicintotal alolargodelaLneaTietienelamismacomposicin en equilibrioenel lquidoyel gas(xiyyi), perolascantidadesrelativas sobre una base molar de gas y lquido (ng ynL) cambian linealmente.Curso de Comportamientode Fases - 201431DIAGRAMAS TERNARIOSComposicin de la mezcla en la fase gaseosa, yiComposicin total de la Mezcla ziComposicin de la mezcla en la fase Lquida, xiDIAGRAMAS TERNARIOSCurso de Comportamientode Fases - 201432SISTEMAS MULTICOMPONENTESEl comportamiento de fases en sistemas dehidrocarburos multicomponentes es muy similar alde sistemas binarios. Sin embargo, elsistema sevuelvemscomplejodebidoal grannmerodediferentes componentes, y los rangos de presin ytemperaturaenloscualesexistendosfasesseincrementan significativamente.SISTEMAS MULTICOMPONENTESLos diagramas P-T de sistemas multicomponentes seusan esencialmente para:Clasificar YacimientosClasificar los Sistemas de HidrocarburosDescribir elcomportamiento de fases delfluido deyacimientoParaentender completamenteel significadodelosdiagramas P-T, es necesario definir los siguientespuntos clave:Curso de Comportamientode Fases - 201433SISTEMAS MULTICOMPONENTES Cricondentrmico (TCT): Es definidocomolamxima temperatura por encima de la cual ellquido no puede ser formadoindependientemente de la presin. Cricondenbrico (PCb): Es la mxima presinpor encima de la cual el gas no puede serformado independientemente de latemperatura. Punto Crtico (PC): Para una mezclamulticomponente es referida como el estado depresin y temperatura al cual todas laspropiedades intensivas del lquido y del gasson iguales.SISTEMAS MULTICOMPONENTES Envolvente de Fases: Es la regin encerradapor la curva de puntos de burbuja y de roco,donde el gas y el lquido existen en equilibrio. Lneas de Calidad: Describen lascondicionesde presin y temperatura paraiguales volmenes de lquido. Curva de Puntos de Burbuja: Esdefinidacomolalneaqueseparalaregindefaselquida de la regin de dos fases. Curva de Puntos de Roco: Es definidacomo la lnea que separa la regin de la fasegas de la regin de dos fases.Curso de Comportamientode Fases - 201434SISTEMAS MULTICOMPONENTESSISTEMAS MULTICOMPONENTESLos diagramas Ternarios tambin pueden aproximarsea un Comportamiento de Fases Multicomponenteagrupndolos en 3 pseudocomponentes. Pesados (C7+) Intermedios (C2-C6,CO2,...) livianos (C1, N2)Curso de Comportamientode Fases - 201435SISTEMAS MULTICOMPONENTESCLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOLa apropiada clasificacin de un yacimientorequiere el conocimiento del comportamientotermodinmico de las fases presentes en elyacimiento y las fuerzas responsables delmecanismo de produccin. El comportamiento deun fluido de yacimiento se determina por lalocalizacin del punto que representa laTemperatura Ti y Presin inicial Pi, la forma de sudiagrama de fase y la posicin de su punto crtico.Curso de Comportamientode Fases - 201436CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTODe acuerdo a lo anterior los yacimientos seclasifican en dos tipos:1. Yacimi entos de acei te Si la Temperatura delyacimiento, Ty, esmenor quelaTemperaturacrtica Tc.2. Yacimi entos de Gas-Si laTemperaturadelyacimientoTyes mayor quelaTemperaturacrtica Tc.CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOYACIMIENTOS DE ACEITEDependiendo de la presin inicial Pi, estos a su vez sesubclasifican las siguientes categoras: Yacimiento Subsaturado: Si la presin inicial delyacimiento, Pi, es ms grande que la presin delpunto deburbuja, Pbdel fluidodeyacimiento. Inicialmentesolosepresenta la fase lquida. Yacimiento Saturado: Si la presin inicial del yacimiento esmenoroigual quedelapresindel puntodeburbujadelfluido de yacimiento. Tiene un comportamiento bifsico conuna zona gaseosa suprayaciendo una zona lquida.Curso de Comportamientode Fases - 201437CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOLos aceites crudos cubren un amplio rango enpropiedades fsicas y composiciones qumicas ycomnmente seclasifican en los siguientes tipos, deacuerdo al diagrama de fases: Black Oil Petrleo VoltilLos yacimientos de aceite poseen una amplia variedaddemolculasintermediasymuygrandespor loquesus diagramas de fase son extremadamente grandes ycubren un amplio rango de temperatura.CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOBLACK OIL Consta de una amplia variedad de especiesqumicas incluyendo molculas grandes, pesadasy no voltiles. Su diagramadefasecubreunamplio rangodetemperatura. El punto crtico est bien por encima de lapendiente de la envolvente de fase.Este tipo de fluido de yacimiento tambin se conocecomo petrleo crudo de baj a reduccin opetrleo normal.Curso de Comportamientode Fases - 201438DIAGRAMA DE FASE BLACK OILCLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOCARACTERSTICAS DE CAMPO YLABORATORIO: GOR menor de2000 scf/STB API menor de45 Temperatura de yacimiento menor de 250 F Factor volumtrico menor de 2.0 (crudos demerma baja) Color verde oscuro a negro Composicin de C7+ > 30%Curso de Comportamientode Fases - 201439CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOPETRLEO VOLATIL Contienen relativamente menos molculas pesadas yms intermedias que los Black Oils. El rango de temperatura es ms pequeo. La temperatura crtica est cercana a la temperaturadel yacimiento. Las lneas de calidad no estn igualmenteespaciadas y estn desplazadas hacia arriba hacia elpunto de burbuja.Lospetrleosvoltilestambinseconocencomopetrleos crudos con alta reducci n, y petrleoscercanos-crticos.DIAGRAMA DE FASE PETROLEO VOLATILCurso de Comportamientode Fases - 201440CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOCARACTERSTICAS DE CAMPO YLABORATORIO: GOR entre2000 y 8000 scf/STB API entre45 y 60 Factor volumtrico mayor a 2.0 (crudos demerma grande) Color caf claro a verde Composicin de C7+ > 12.5%CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOYACIMIENTOS DE GASLos yacimientos de gas, en los cuales predominael metano, tienen diagramas de fase relativamentepequeos. A su vez de acuardo a su diagrama defases se subclasifican en tres categoras: Gas Retrgrado Gas Hmedo Gas SecoCurso de Comportamientode Fases - 201441CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOGAS RETROGRADODiagramadefaseesalgomspequeoqueparalospetrleos.El punto crtico est ms por debajo en el lado izquierdode la envolventepor tener menos hidrocarburos pesadosque los petrleos.La temperatura crtica menor que la temperatura delyacimiento.La temperatura cricondentrmica es mucho mayor que latemperatura del yacimiento.Los gases retrgrados seconocentambincomogases condensados retrgrados, gasescondensados o condensados.DIAGRAMA DE FASE GAS RETROGRADOCurso de Comportamientode Fases - 201442CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOCARACTERSTICAS DE CAMPO YLABORATORIO: GOR entre8000 y 150000 scf/STB API mayor de 60 Color claro o ligeramente coloreado Composicin de C7+ < 12.5%CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOGAS HUMEDO El diagramadefaseconmolculaspredominantesmuypequeas, estarpordebajo de la temperaturade yacimiento. Gas hmedo no significa que elgas eshumedecidoconel agua; serefierealoshidrocarburoslquidosque se condensan a condiciones de superficie.El lquido en superficie normalmente se conocecomo condensado, y el gas del yacimiento seconoce como gas condensado.Curso de Comportamientode Fases - 201443DIAGRAMA DE FASE GAS HUMEDOCLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOCARACTERSTICAS DE CAMPO YLABORATORIO: GOR mayor de 150000 scf/STB API mayor de 60 en superficie Color claro en superficie No hay formacin de lquido en el yacimientoCurso de Comportamientode Fases - 201444CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOGAS SECO El gassecoesprincipalmentemetanoconalgunasmolculas intermedias. El gas seco indica que el gas no contiene suficientesmolculas pesadas para formar hidrocarburoslquidos en la superficie. La mezcla de hidrocarburos es solamente gas en elyacimientoyacondicionesnormalesdel separadoren superficie caen por fuera de la envolvente de fase.Un yacimiento de gas seco se conoce simplementecomo yacimiento de gas.DIAGRAMA DE FASE GAS SECOCurso de Comportamientode Fases - 201445CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS Y FLUIDOS DEL YACIMIENTOCARACTERSTICAS DE CAMPO YLABORATORIO No hay produccin de lquido en superficie Composicin esencial de metanoCOMPOSICIONES TIPICASComponenteBl ackOi lVol ti l Retrgrado Hmedo SecoCO20.02 0.93 2.37 1.41 0.10N20.34 0.21 0.31 0.25 2.07C134.62 58.77 73.19 92.46 86.12C24.11 7.57 7.80 3.18 5.91C31.01 4.09 3.55 1.01 3.58C41.25 3.00 2.16 0.52 1.72C50.64 1.92 1.32 0.21 0.50C61.61 1.75 1.09 0.14 -C7+56.40 21.76 8.21 0.82 -MW C7+274 228 184 130 -GOR 300 1490 5450 105000 - API 24 38 49 57 -Curso de Comportamientode Fases - 201446Envolventes para diferentes mezclas con proporciones distintas de los mismos componentes hidrocarburosEJEMPLO Asumaquehadescubiertounyacimientoquecontiene una mezcla de etano y n-heptano. Lascondicionesinicialesdeyacimientosonde1300 Psia y 300F. Las condiciones finales de yacimiento son de 400Psia y 300F. Condiciones de separador de 100 Psia y 150F. Como clasificara los fluidos delyacimiento bajolas siguientes condiciones cambiantes de lamezcla: 100% etano, 9010, 70-30, 50-50, 30-70y 100% n-heptano.Curso de Comportamientode Fases - 201447EJEMPLOEJEMPLOSeparadorPresin YctoCurso de Comportamientode Fases - 201448EJEMPLOPresin YctoSeparadorEJEMPLOPresin YctoSeparadorCurso de Comportamientode Fases - 201449EJEMPLOPresin YctoSeparadorFIN DE LA UNIDAD 1